Lista de Exercícios - Gerenciamento de Memória-2023-2

Sistemas Operacionais Lista de Exercícios - Gerenciamento de Memória Memória Principal – 16 questões + 1 questão desafio 1 - (0.5) Cite duas diferenças entre endereços lógicos e físicos. 2 - (0.5) Porque os tamanhos de páginas são sempre potências de 2? 3 - (0.5) Considere um espaço de endereços lógicos de 64 páginas de 1024 palavras cada, mapeado em uma memória física de 32 quadros. a. Quantos bits existem no endereço lógico? b. Quantos bits existem no endereço físico? 4 - (0.5) Descreva um mecanismo pelo qual um segmento poderia pertencer ao espaço de endereços de dois processos diferentes 5 - (0.5) Diferencie fragmentação interna e fragmentação externa. Dê exemplos de situações de alocação de memória que apresentem estes tipos de fragmentação. 6 - (0.5) Dadas cinco partições de memória de 100 KB, 500 KB, 200 KB, 300 KB e 600 KB (nessa ordem): a. Como cada um dos algoritmos de first-in, best-fit e worst-fit incluiria os processos de 212 KB, 417 KB, 112 KB, 426 KB (nesta ordem)? b. Que algoritmo faz o uso mais eficiente de memória? 7 - (0.5) Compare os esquemas da organização da memória principal de alocação de memória contígua, segmentação pura e paginação pura com relação aos seguintes aspectos: a. Fragmentação externa b. Fragmentação interna c. Capacidade de compartilhar código entre processos 8 - (0.5) Em um sistema com paginação, um processo não pode acessar a memória que ele não possui. Por quê? 9 - (0.5) Considerando um tamanho de páginas de 1 KB, quais são os números de página e deslocamentos para as seguintes referências de endereço? a. 2375 b. 19366 c. 30000 d. 256 e. 16385 10 – (0.5) Qual é a finalidade da paginação das tabelas de página? 11 - (0.5) Considere um sistema de computação com um endereço lógico de 32 bits e tamanho de página de 4 KB. O sistema admite até 512 MB de memória física. Quantas entradas existem em cada um dos seguintes? a. Tabela de página convencional com único nível b. Tabela de página invertida 12 – (0.5) Considere um sistema de paginação com tabela de página armazenada na memória. a. Se uma referência de memória leva 200 nanossegundos, quanto tempo leva uma referência à memória paginada? b. Se acrescentarmos TLBs, e 75% de todas as referências à tabela de página forem encontradas nas TLBs, qual é o tempo efetivo de referência à memória? (Considere que a localização de uma entrada de página nas TLBs leve tempo zero, se a entrada existir.) 13 - (0.5) Porque a segmentação e a paginação às vezes são combinadas em um único esquema? 14 - (0.5) Considere a seguinte tabela de segmentos: Segmento Base Tamanho 0 219 600 1 2300 14 2 90 100 3 1327 580 4 1952 96 Quais são os endereços físicos para os endereços lógicos a seguir (considere o endereço lógico no formato < número-segmento, deslocamento > )? a. 0, 430 b. 1,10 c. 2,500 d. 3,400 e. 4,112 15 – (0.5) Considere um sistema de troca de processos entre a memória e o disco no qual a memória é constituída dos seguintes tamanhos de lacunas em ordem na memória: 10 KB, 4 KB, 20 KB, 18 KB, 7 KB, 9 KB, 12 KB e 15 KB. Qual lacuna é tomada pelas solicitações sucessivas do segmento de: First fit Best fit Worst fit Next fit 12 KB 10 KB 9 KB 16 – (0.5) Para cada um dos seguintes endereços virtuais decimais, calcule o número da página virtual e o deslocamento para uma página de 4 KB e para uma página de 8 KB: Endereços (decimais): 20000, 32768, 60000. Desafio: 17 – (2) Considere o programa em C seguinte: int X[N]; int step = M // M é alguma constante predefinida for (int i=0; i < N; i +=step) X[i] = X[i] + 1; a) Se esse programa for executado em uma máquina com tamanho de página de 4 KB e uma TLB de entrada de 64 bits, que valores de M e N causarão uma ausência de página na TLB para cada execução do laço interno? b) Sua resposta seria diferente se o laço fosse repetido muitas vezes? Explique. Sistemas Operacionais Lista de Exercícios - Gerenciamento de Memória Memória virtual – 10 questões 1 - (1) Sob quais circunstâncias ocorrem as falhas de página? Descreva as ações tomadas pelo sistema operacional quando ocorre uma falha de página. 2 – (1) Dentre os algoritmos de substituição de páginas listados abaixo, quais sofrem da anomalia de Belady? a) LRU b) FIFO c) Substituição ótima d) Substituição de segunda chance 3 - (1) Quando a memória virtual é implementada em um sistema de computação, existem certos custos associados com a técnica e certos benefícios. Liste os custos e os benefícios. É possível que os custos sejam maiores que os benefícios? Se for, que medidas podem ser tomadas para garantir que isso não aconteça? 4- (1) Considere as seguintes strings de referência de página: 1, 2, 3, 4, 2, 1, 5, 6, 2, 1, 2, 3, 7, 6, 3, 2, 1, 2, 3, 6 Quantas falhas de página ocorreriam para os seguintes algoritmos de substituição, considerando 5 quadros? Todos os quadros estão inicialmente vazios, de modo que suas primeiras páginas exclusivas custarão uma falha cada. a) LRU b) FIFO c) Substituição ótima 5 - (1) Você imaginou um novo algoritmo de substituição de página que você acredita ser ótimo. Em alguns casos de teste contorcidos, ocorre anomalia de Belady. O novo algoritmo é ótimo? Explique a resposta. 6 - (1) Suponha que um programa tenha acabado de referenciar um endereço na memória virtual. Descreva um cenário em que possa haver cada uma das seguintes ocorrências (se tal cenário pode ocorrer, explique o motivo): a) Falta de TLB sem falha de página b) Falta de TLB e falha de página c) Acerto de TLB sem falha de página d) Acerto de TLB e falha de página 7 - (1) Discuta o suporte de hardware exigido para aceitar a paginação por demanda. 8 - (1) Certo computador fornece aos usuários um espaço de memória virtual de 232 bytes. O computador possui 218 bytes de memória física. A memória virtual é implementada pela paginação, e o tamanho de página é de 4096 bytes. Um processo do usuário gera o endereço virtual 11123456. Explique como o sistema estabelece a locação física correspondente. 9 - (1) Suponha que tenhamos uma memória paginada por demanda. A tabela de página é mantida em registradores. São necessários 8 milissegundos para atender a uma falha de página se um quadro vazio estiver disponível ou se a página substituída não estiver modificada, e 20 milissegundos se a página substituída estiver modificada. O tempo de acesso à memória é de 100 nanossegundos. Suponha que a página a ser trocada seja modificada em 70% do tempo. Qual a taxa de falha de página aceitável para um tempo de acesso eficaz de mais de 200 nanossegundos? 10 - (1) Considere um array bidimensional A: Int A[][] = new int [100][100] onde A[0][0] está no local 200 em um sistema de memória paginada com páginas com tamanho 200. Um pequeno processo que manipula a matriz reside na página 0 (locais de 0 a 199). Assim, cada busca de instrução será a partir da página 0. Para três quadros de página, quantas falhas de página são geradas pelas seguintes malhas de inicialização de arrays, usando a substituição LRU e supondo que o quadro de página 1 contenha o processo e os outros dois estejam inicialmente vazios? a. for (int j=0; j<100; j++) for (int i=0; i<100; i++) A[i][j] =0; b. for (int i=0; i<100; i++) for (int j=0; j<100; j++) A[i][j] =0; Pelo algoritmo Segunda Chance? Prof.