CX: 4 K DX:12 K PX:4 K CY:16 K DY: 4 K PY:4 K

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1 esercizio n. 2 memoria virtuale Un sistema dotato di memoria virtuale con paginazione e segmentazione di tipo UNIX è caratterizzato dai parametri seguenti: la memoria centrale fisica ha capacità di 32 K byte, quella logica di 32 K byte e la pagina ha taglia di 4 K byte. Si chiede di svolgere i punti seguenti: (a) Si definisca la struttura degli indirizzi e logico indicando la lunghezza dei campi: NPF: 3 bit spiazzamento : 12 bit NPL: 3 bit spiazzamento logico: 12 bit (b) Si inserisca nella tabella a fianco la struttura in pagine della memoria virtuale di due programmi X e Y (mediante la notazione CX CX1 DX PX CY ), sapendo che la dimensione iniziale dei segmenti di tali programmi è la seguente: CX: 4 K DX:12 K PX:4 K CY:16 K DY: 4 K PY:4 K virtuale X Y CX CY 1 DX CY1 2 DX1 CY2 3 DX2 CY3 4 DY PX PY (c) Nel sistema vengono creati alcuni processi, indicati nel seguito con P, Q, R e S. A pagina seguente sono indicate due serie di eventi; la prima serie termina all istante t, la seconda all istante t 1. Si compilino le tabelle che descrivono i contenuti della e della agli istanti t e t 1, utilizzando la notazione CP CP1 DP PP CQ per indicare le pagine virtuali dei processi; nelle tabelle della si aggiunga anche il NPV effettivo con la notazione CP/ ecc ; in tutte le tabelle si usi la notazione (CP) ecc per indicare un dato non più valido e la notazione CP = CQ ecc per indicare che una pagina fisica contiene più di una pagina logica. Si considerino valide le seguenti ipotesi relative al sistema: il lancio di una programma avviene caricando solamente la pagina di codice con l istruzione di partenza e una sola pagina di pila il caricamento di pagine ulteriori è in Demand Paging (cioè le pagine si caricano su richiesta senza scaricare le precedenti fino al raggiungimento del numero massimo di pagine residenti) l indirizzo (esadecimale) dell istruzione di partenza di X è AAA l indirizzo (esadecimale) dell istruzione di partenza di Y è 39F2 il numero di pagine residenti R vale 4 viene utilizzato l algoritmo LRU (ove richiesto prima si dealloca una pagina di processo e poi si procede alla nuova assegnazione) in assenza di indicazioni esplicite relative all accesso alle pagine, le pagine meno utilizzate in ogni processo sono quelle caricate da più tempo; inoltre la pagina di codice caricata più di recente è acceduta continuamente al momento di una fork viene duplicata solamente la pagina di pila caricata più recentemente, ma tutte le pagine virtuali del padre sono considerate condivise con il figlio dopo una fork, se uno dei due processi padre o figlio scrive in una pagina condivisa, la nuova pagina fisica che viene allocata appartiene al processo che ha eseguito la scrittura l allocazione delle pagine virtuali nelle pagine fisiche avviene sempre in sequenza, senza buchi, a partire dalla pagina fisica le righe della tabella della vengono allocate ordinatamente man mano che vengono allocate le pagine di memoria virtuale gli eventi influenzanti la partono da una situazione di tabella vergine se è richiesta una nuova riga di, si utilizza sempre la prima riga libera Informatica 2 Esame di martedì 16 settembre 28 - CON SOLUZIONI pagina 4 di 22

2 (d) A un certo istante di tempo t sono terminati, nell ordine, gli eventi seguenti: 1. creazione del processo P e lancio del programma X ( fork di P ed exec di X) 2. P accede a pagine nel seguente ordine: dati 1, dati, pila 3. P crea due pagine dati dinamiche tramite BRK 4. creazione del processo Q e lancio del programma Y ( fork di Q ed exec di Y) 5. Q salta all istruzione di indirizzo 2B35, poi accede alla pila 6. Q crea 2 pagine di pila Si compilino le tabelle sotto, al tempo t. situazione al tempo t valid bit CP P CP/ 1 1 PP P PP/ (DP1) DP 3 P (DP1/2) DP 3/ (DP) DP 4 P (DP/ 1 DP 4/ (CQ3) PQ2 Q (CQ3/3) PQ2/ PQ Q PQ/ CQ2 Q CQ2/ PQ1 Q PQ1/6 7 1 (e) A un certo istante di tempo t 1 > t sono terminati, nell ordine, gli eventi seguenti: 7. P termina ( exit di P) 8. Q esegue una fork e crea il processo R 9. R esegue una fork e crea il processo S Si compilino le tabelle sotto, al tempo t 1. situazione al tempo t 1 valid bit (CP) PR2 (P) R (CP/) PR2/5 () (1)()1 1 (PP) PS2 (P) R (PP/7) PR/7 (1) 5 (1)()1 2 (DP1) (DP 3) (P) R (DP1/2) (DP 3/ 4) CR2/2 (2) 6 (1)()1 3 (DP) (DP 4) (P) R (DP/ 1) DP 4/ 5) PR1/6 (3) 7 (1)()1 4 (CQ3) PQ2 Q (CQ3/3) PQ2/ PQ = PR = PS Q PQ/ CQ2 = CR2 = CS2 Q CQ2/ PQ1 = PR1 = PS1 Q PQ1/6 7 1 S PS2/5 1 () 1 S PS/7 5 () 1 S CS2/2 6 () 1 S PS1/6 7 () 1 Informatica 2 Esame di martedì 16 settembre 28 - CON SOLUZIONI pagina 5 di 22

3 Esercizio n. 3 memoria virtuale Un sistema dotato di memoria virtuale con paginazione e segmentazione di tipo UNIX è caratterizzato dai parametri seguenti: la memoria centrale fisica ha capacità di 32 K byte, quella logica di 32 K byte e la pagina ha taglia di 4 K byte. Si chiede di svolgere i punti seguenti: (a) Si definisca la struttura degli indirizzi e logico indicando la lunghezza dei campi: NPF: 3 bit Spiazzamento : 12 bit NPL: 3 bit Spiazzamento logico: 12 bit (b) Si inserisca nella tabella a fianco la struttura in pagine della memoria virtuale di due programmi X e Y (mediante la notazione CX CX1 DX PX CY ), sapendo che la dimensione iniziale dei segmenti di tali programmi è la seguente: CX: 12 K DX: 8 K PX: 4 K CY: 8 K DY: 8 K PY: 4 K Inoltre ambedue i programmi hanno un segmento condiviso CON di 4 K byte allocato subito dopo l area dati (c) Nel sistema vengono creati alcuni processi, indicati con P, Q e R A pagina seguente sono indicate due serie di eventi; la prima serie termina all istante di tempo t, la seconda all istante di tempo t 1 (con t 1 > t ). virtuale X Y CX CY 1 CX1 CY1 2 CX2 DY 3 DX DY1 4 DX1 CON 5 CON 6 7 PX PY Nota bene: la tabella illustra la struttura del programma (X e Y) e pertanto le pagine riportano il nome del programma (non dei processi che poi eseguiranno il programma, i quali non sono ancora noti). Si compilino le tabelle che descrivono i contenuti della e della agli istanti di tempo t e t 1, utilizzando la notazione CP CP1 DP PP CQ per indicare le pagine virtuali dei processi; nelle tabelle della si aggiunga anche il NPV effettivo con la notazione CP/, ecc ; in tutte le tabelle si usi la notazione (CP) ecc per indicare un dato non più valido e la notazione CP = CQ ecc per indicare che una pagina fisica contiene più di una pagina logica. Si considerino valide le seguenti ipotesi relative al sistema: - il lancio di una programma avviene caricando solamente la pagina di codice con l istruzione di partenza e una sola pagina di pila - il caricamento di pagine ulteriori è in Demand Paging (cioè si caricano le pagine su richiesta senza scaricare le precedenti fino a raggiungere il numero massimo di pagine residenti) - l indirizzo (esadecimale) dell istruzione di partenza di X è 2CAF - l indirizzo (esadecimale) dell istruzione di partenza di Y è 19F2 - il numero R di pagine residenti vale 4 - viene utilizzato l algoritmo LRU (ove richiesto prima si dealloca una pagina di processo e poi si procede alla nuova assegnazione) - le pagine meno utilizzate in ogni processo sono quelle caricate da più tempo, con questa unica eccezione: se è residente una sola pagina di codice, di certo quella è stata utilizzata recentemente - al momento di una fork viene duplicata solamente la pagina di pila caricata più di recente, ma tutte le pagine virtuali del padre sono considerate condivise con il figlio - dopo una fork, se uno dei due processi padre o figlio scrive in una pagina condivisa, la nuova pagina fisica allocata appartiene al processo che ha fatto la scrittura - l allocazione delle pagine virtuali nelle pagine fisiche avviene sempre in sequenza, senza buchi, a partire dalla pagina fisica - le righe della tabella della vengono allocate ordinatamente in contemporanea all allocazione delle pagine di memoria virtuale - gli eventi influenzanti la partono da una situazione di tabella vergine - se è richiesta una nuova riga di si utilizza sempre la prima riga libera (partendo dall alto) Informatica 2 Prova di giovedì 8 maggio 28 CON SOLUZIONI pagina 8 di 13

4 (d) A un certo istante di tempo t sono terminati, nell ordine, gli eventi seguenti: 1. creazione del processo P e lancio del programma X ( fork di P ed exec di X) 2. P accede alle 2 pagine dati (prima la poi la 1) 3. creazione del processo Q come figlio di P ( fork eseguita da P) 4. P salta all istruzione di indirizzo virtuale (esadecimale) F24 5. Q scrive nella pagina dati DQ1 6. Q crea una nuova pagina di pila Si compilino le tabelle sotto, al tempo t. situazione al tempo t unità di gestione memoria - CP2 = CQ2 P CP2/2 1 1 (PP) CP P (PP/7) CP/ DP = DQ P DP/ DP1 = (DQ1) P DP1/ (PQ) PQ1 Q CQ2/2 1 5 DQ1 Q (PQ/7) PQ1/ Q DQ/ Q DQ1/4 (3) 5 1 bit di validità (e) A un certo istante di tempo t 1 > t sono terminati, nell ordine, gli eventi seguenti: 7. P termina ( exit di P) 8. creazione del processo R e lancio del programma Y ( fork di R ed exec di Y) 9. R accede al segmento CON 1. Q accede al segmento CON Si compilino le tabelle sotto, al tempo t 1. situazione al tempo t 1 unità di gestione memoria - bit di validità (CP2) = CQ2 (P) R (CP2/2) CR1/1 () 1 () 1 1 (CP) CR1 (P) R (CP/) PR/7 (1) 3 () 1 2 (DP) = (DQ) (P) R (DP/3) CON/4 (2) 6 () 1 3 (DP1) PR (P) Q (DP1/4) CON/5 (3) 6 () 1 4 PQ1 Q CQ2/2 1 5 DQ1 Q (PQ/7) PQ1/ CON (Q) (DQ/3) (2) (1) 7 Q DQ1/4 (3) 5 1 Nota bene: le tabelle ai punti (d) e (e) illustrano la struttura dei processi P, Q e R, pertanto le pagine riportano i nomi di tali processi (non dei programmi X e Y eseguiti); per capire esattamente l evoluzione della tabella di e come compilarne le righe, si considerino attentamente le specifiche date al punto (c). Informatica 2 Prova di giovedì 8 maggio 28 CON SOLUZIONI pagina 9 di 13

5 Esercizio n. 3 memoria virtuale Un sistema dotato di memoria virtuale con paginazione e segmentazione di tipo UNIX è caratterizzato dai parametri seguenti: la memoria centrale fisica ha capacità di 32 K byte, quella logica di 32 K byte e la pagina ha taglia di 4 K byte. Si chiede di svolgere i punti seguenti: (a) Si definisca la struttura degli indirizzi e logico indicando la lunghezza dei campi: NPF: 3 bit spiazzamento : 12 bit NPL: 3 bit spiazzamento logico: 12 bit (b) S inserisca nella tabella a fianco la struttura in pagine della memoria virtuale di due programmi X e Y (mediante la notazione CX CX1 DX PX CY ), sapendo che la dimensione iniziale dei segmenti di tali programmi è la seguente: CX: 8 K DX: 4 K PX: 4 K CY: 12 K DY: 8 K PY: 4 K (c) Nel sistema vengono creati alcuni processi, indicati nel seguito con P, Q, R. virtuale X Y CX CY 1 CX1 CY1 2 DX CY2 3 DY 4 DY PX PY A pagina seguente sono indicate due serie di eventi; la prima serie termina all istante t, la seconda all istante successivo t 1. Si compilino le tabelle che descrivono i contenuti della e della agli istanti t e t 1, utilizzando la notazione CP CP1 DP PP CQ per indicare le pagine virtuali dei processi; nelle tabelle della si aggiunga anche il NPV effettivo con la notazione CP/ ecc ; in tutte le tabelle si usi la notazione (CP) ecc per indicare un dato non più valido e la notazione CP = CQ ecc per indicare che una pagina fisica contiene più di una pagina logica. Si considerino valide le seguenti ipotesi relative al sistema: il lancio di una programma avviene caricando solamente la pagina di codice con l istruzione di partenza e una sola pagina di pila il caricamento di pagine ulteriori è in Demand Paging (cioè le pagine si caricano su richiesta senza scaricare le precedenti fino a raggiungere il numero massimo di pagine residenti) l indirizzo (esadecimale) dell istruzione di partenza di X è 1122 l indirizzo (esadecimale) dell istruzione di partenza di Y è F11 il numero di pagine residenti R vale 4 viene utilizzato l algoritmo LRU (ove richiesto prima si dealloca una pagina di processo e poi si procede alla nuova assegnazione) in assenza di indicazioni esplicite relative all accesso alle pagine, le pagine meno utilizzate in ogni processo sono quelle caricate da più tempo; inoltre la pagina di codice caricata più di recente è acceduta continuamente al momento di una fork viene duplicata solamente la pagina di pila caricata più recentemente, ma tutte le pagine virtuali del padre sono considerate condivise con il figlio dopo una fork, se uno dei due processi padre o figlio scrive in una pagina condivisa, la nuova pagina fisica che viene allocata appartiene al processo che ha eseguita la scrittura l allocazione delle pagine virtuali nelle pagine fisiche avviene sempre in sequenza, senza buchi, a partire dalla pagina fisica le righe della tabella della vengono allocate ordinatamente man mano che vengono allocate le pagine di memoria virtuale gli eventi influenzanti la partono da una situazione di tabella vergine se è richiesta una nuova riga di, si utilizza sempre la prima riga libera AXO prova di martedì 17 novembre 29 CON SOLUZIONI pagina 8 di 14

6 A un certo istante di tempo t sono terminati, nell ordine, gli eventi seguenti: 1. creazione del processo P e lancio del programma X ( fork di P ed exec di X) alloca CP1 e PPO 2. P accede alla pagina dati alloca DP 3. P esegue una chiamata a funzione all interno della sua pagina di codice accesso a CP1 e PP 4. creazione del processo Q come figlio di P alloca CQ1 = CP1; DQ = DP; PQ 5. P esegue una sbrk e l indirizzo massimo allocato alla nuova area dati è 4BBB Hex. N.B. l virtuale si riferisce allo spazio d indirizzamento virtuale completo del processo 6. Q esegue una exec e lancia il programma Y Si compilino le tabelle sotto, al tempo t. situazione al tempo t CP1 = (CQ1) P CP1 / PP P PP / (DP) = (DQ) CQ P (DP / 2) DP2 / 4 (2) (PQ) PQ Q (CQ 1/ 1) CQ / () DP1 Q (DQ / 2) PQ / 7 (2) 3 1 valid 5 DP2 Q (PQ / 7) (3) (1) 6 P DP1 / A un certo istante di tempo t 1 > t sono terminati, nell ordine, gli eventi seguenti: 7. Q salta all istruzione di indirizzo virtuale 29AA Hex 8. Q esegue la exit 9. P esegue una fork e crea il processo R 1. R esegue un operazione di assegnamento di una variabile all indirizzo virtuale 41 Hex N.B. l virtuale si riferisce allo spazio d indirizzamento virtuale completo del processo Si compilino le tabelle sotto, al tempo t 1. bit situazione al tempo t 1 CP1 = CR1 P CP1 / PP P PP / (CQ) PR P DP2 / valid 3 (PQ) DR2 (Q) R (CQ / ) CR1 / 1 (2) (1) () 1 4 DP1 = DR1 (Q) R (PQ / 7) DR1 / 3 (3) 4 (1) () (1) () 1 5 DP2 = (DR2) (Q) R (CQ2 / 2) (DR2 / 4) DR2 / 4 (6) (5) 3 (1) () (1) () 1 6 (CQ2) P DP1 / R PR / si noti che l allocazione in di Q e R avviene nell ordine codice, dati e pila bit AXO prova di martedì 17 novembre 29 CON SOLUZIONI pagina 9 di 14

7 esercizio n. 3 memoria virtuale Un sistema dotato di memoria virtuale con paginazione e segmentazione di tipo UNIX, è caratterizzato dai parametri seguenti: la memoria centrale fisica ha capacità di 32 K byte, quella logica di 32 K byte e la pagina è di 496 byte. Si chiede di svolgere i punti seguenti: a. Nel sistema vengono creati tre processi, indicati nel seguito con P, Q e R. I programmi eseguiti da tali processi sono due: X e Y. La dimensione iniziale dei segmenti dei programmi è la seguente: CX: 8 K DX: 4 K PX: 4 K COND: 1 K CY: 8 K DY: 8 K PY: 4 K COND: 1 K La pagina condivisa è allocata lasciando libera 1 pagina dopo il segmento dati. Nella tabella qui accanto si inserisca la struttura in pagine della memoria virtuale (mediante la notazione CX CX1 DX PX CY ). b. In un certo istante di tempo t sono terminati, nell ordine, gli eventi seguenti: virtuale X Y CX CY 1 CX1 CY1 2 DX DY 3 DX1 DY1 4 COND 5 COND 6 7 PX PY 1. creazione del processo P e lancio del programma X ( fork di P ed exec di X) alloca CP e PP 2. P accede alla variabile all indirizzo virtuale assoluto 21 hex alloca DP 3. P alloca la pagina condivisa alloca COND 4. P crea il processo figlio Q (P esegue fork ) condivide CQ con CP, DQ con DP, COND e alloca PQ 5. P esegue una exit dealloca CP, DP, PP dalla memoria e dealloca COND da per P 6. Q esegue una fork e crea il processo figlio R condivide CR con CQ, DR con DQ, COND e alloca PR Valgono le convenzioni seguenti: un programma viene lanciato caricando soltanto la pagina di codice con l istruzione di partenza e una pagina di pila, in quest ordine il caricamento di pagine ulteriori avviene in demand paging (ossia su richiesta) l indirizzo dell istruzione di partenza di X è 14 hex (virtuale assoluto) l indirizzo dell istruzione di partenza di Y è 11 hex (virtuale assoluto) il numero R di pagine residenti vale 4 viene utilizzato l algoritmo LRU l allocazione delle pagine virtuali in pagine fisiche, avviene sempre in sequenza ATTENZIONE: in una fork l allocazione delle pagine del figlio avviene in sequenza di pagina virtuale, codice, eventuali dati e segmento dati condiviso, e pila. Si completi la tab. 1A (parte sinistra) con l allocazione fisica delle pagine dei tre processi all istante t, e si completi la tab. 1B con il contenuto della, ipotizzando che le righe della tabella siano state allocate ordinatamente man mano che venivano allocate le pagine di memoria virtuale. c. In un certo istante di tempo t 1 > t sono terminati, nell ordine, gli eventi seguenti: 7. R chiama la exec e passa ad eseguire il programma Y dealloca CR, DR, COND e PR e alloca CR1, PR 8. Q chiama la funzione all indirizzo virtuale assoluto 2 hex accede alla pagina di pila PQ e di codice CQ 9. R esegue un accesso all indirizzo virtuale assoluto 516 hex alloca COND in 1. Q accede alla pagina dati in memoria accede a CQ e DQ 11. Q esegue una sbrk con indirizzo massimo 34 hex alloca DQ1 e dealloca COND solo dalla per Q Si completi la tab. 2A supponendo che, se occorre una pagina fisica libera, sia sempre usata la pagina fisica libera con indirizzo minore, e si completi la tab. 2B con il contenuto della all istante t 1. AXO prova di martedì 26 novembre 213 CON SOLUZIONI pagina 8 di 13

8 pagine allocate a t proc. NPV NPF valid bit (CP) = CQ = CR (P) R (CP / ) CR / / 11 1 (PP) PR (P) R (PP / 7) DR / 2 1 / (DP) = DQ = DR (P) R (DP / 2) COND / 4 2 / COND (P) R (COND / 4) PR / 7 3 / PQ Q CQ / 1 5 Q DQ / Q COND / Q PQ / Tabella 1A Tabella 1B pagine allocate a t 1 proc. NPV NPF valid bit CQ = (CR) R (CR / ) CR1 / 1 / (PR) CR1 R (DR / 2) PR / 7 2 / DQ = (DR) (R) R (COND / 4) COND / 5 3 / COND (R) Q (PR / 7) DQ1 / 3 1 / PQ Q CQ / 1 5 PR Q DQ / DQ1 (Q) (COND / 4) (3) 1 7 Q PQ / Tabella 2A Tabella 2B AXO prova di martedì 26 novembre 213 CON SOLUZIONI pagina 9 di 13

9 esercizio n. 5 processi e stati fuori memoria Un sistema ha memoria virtuale con paginazione e segmentazione di tipo UNIX, con numero R di pagine residenti pari a 4. Sono in esecuzione due processi P e Q. In un certo istante di tempo t 1 la situazione della, il contenuto della e gli stati dei processi sono rappresentati nelle tabelle relative mostrate sotto. Inoltre si consideri quanto segue: Il sistema operativo gestisce anche gli stati dei processi di pronto fuori memoria e attesa fuori memoria. Se è necessario liberare memoria, per esempio a seguito della creazione di un nuovo processo, il sistema operativo porta fuori memoria per primi i processi in attesa, e libera solo il numero di pagine strettamente necessarie. Pertanto un processo fuori memoria può ancora avere alcune pagine effettivamente residenti nella. Per tenere traccia delle pagine fuori memoria di ogni processo, la struttura della è modificata introducendo il bit di controllo swap_out. Quando un processo subisce la transizione fuori memoria, il bit swap_out delle sole pagine portate fuori memoria viene posto a 1, e viene azzerato quando si verifica lo swap_in. Le pagine vengono portate fuori memoria sempre in quest ordine: dati, pila e codice, considerando per prime all interno di ciascun segmento quelle caricate meno di recente. In un certo istante di tempo t 2 > t 1 si verifica l evento seguente: il processo P esegue una fork e crea il processo R Per il processo R, che va in stato di pronto, vanno allocate 4 pagine: CR = CP, CR1 = CP1, DR = DP e PR. Per le prime 3 pagine il SO trova spazio in memoria (sono condivise), mentre per l ultima pagina è necessario liberare della memoria. Come da specifica, il SO porta fuori memoria il processo Q, che è in attesa. In particolare il SO esegue lo swap out di una sola pagina di Q. La pagina da scaricare è la DQ. Si completino le tabelle (a pagina seguente) con la situazione al tempo t 2. situazione al tempo t 1 swap_out bit valid bit CP P CP / 1 1 DP P DP / PP P PP / F CQ1 Q CQ1 / DQ Q DQ / PQ Q PQ / F DQ1 Q DQ1 / CP1 P CP1 / proc. stati del processo P Q esecuzione attesa AXO prova di martedì 26 novembre 213 CON SOLUZIONI pagina 12 di 13

10 situazione al tempo t 2 swap_out bit valid bit CP = CR P CP / 1 1 DP = DR P DP / PP P PP / F CQ1 Q CQ1 / (DQ) PR Q DQ / PQ Q PQ / F DQ1 Q DQ1 / CP1 = CR1 P CP1 / R CR / 1 R CR1 / R DR / proc. stato del processo R PR /F 4 1 P Q R esecuzione attesa fuori memoria pronto AXO prova di martedì 26 novembre 213 CON SOLUZIONI pagina 13 di 13