GATE TLB 问题

GATE | GATE-CS-2014-(Set-3)

1. 考虑一个具有 TLB 的分页硬件。假设整个页表和所有页面都在物理内存中。搜索 TLB 需要 10 毫秒，访问物理内存需要 80 毫秒。如果 TLB 命中率为 0.6，则有效内存访问时间（以毫秒为单位）为 ________。

1. 120
2. 122
3. 124
4. 118

解决方案

EAT = 0.6 × (10 + 80) + 0.4 × (10 + 80 + 80) = 0.6 × 90 + 0.4 × 170 = 54 + 68 = 122 毫秒。

正确答案：B

2. 以下哪一项不是有效的死锁预防方案？（GATE CS 2000）

1. 在请求新资源之前释放所有资源
2. 为资源编号，并且永远不要请求比上次请求的资源编号更低的资源。
3. 在释放任何资源后不要请求资源
4. 请求在执行前分配所有必需的资源

答案：正确答案是（C）。

3. 设 m[0] ...m[4] 为互斥锁（二元信号量），P[0] .... P[4] 为进程。假设每个进程 P[i] 执行以下操作

wait (m[i]); wait(m[(i+1) mode 4]);
------
release (m[i]); release (m[(i+1)mod 4]);

这可能会导致（GATE CS 2000）

1. 颠簸
2. 死锁
3. 饥饿，但不是死锁
4. 以上都不是

答案：正确答案是（B）

解释：您可以轻松地看到死锁的情况…… P[0] 已获得 m[0] 并正在等待 m[1]；P[1] 已获得 m[1] 并正在等待 m[2]；P[2] 已获得 m[2] 并正在等待 m[3]；P[3] 已获得 m[3] 并正在等待 m[0]。

4. 图形卡上带有板载内存 1 MB。以下哪种模式是该卡不支持的？（GATE CS 2000）

1. 1600 x 400 分辨率，256 色，17 英寸显示器
2. 1600 x 400 分辨率，1600 万色，14 英寸显示器
3. 800 x 400 分辨率，1600 万色，17 英寸显示器
4. 800 x 800 分辨率，256 色，14 英寸显示器

答案：正确答案是（B）

解释：显示器尺寸在这里无关紧要。因此，我们可以很容易地推断出答案应该是 (b)，因为它的内存需求最高。让我们验证一下。存储 1600 万色像素所需的位数 = ceil(log2(16*1000000)) = 24 1600 x 400 分辨率，1600 万色所需的字节数 = (1600 * 400 * 24)/8，即 192000000（大于 1MB）。

5. 考虑一个具有 FIFO 页面替换策略的虚拟内存系统。对于任意页面访问模式，增加主内存中的页面框数量将（GATE CS 2001）

1. 始终减少页面错误数
2. 始终增加页面错误数
3. 有时会增加页面错误数
4. 永远不会影响页面错误数

答案：正确答案是（C）

解释：增加页面框数量并不总是会减少页面错误（Belady 异常）。

6. 以下哪一项需要设备驱动程序？（GATE CS 2001）

1. 寄存器
2. 缓存
3. 主内存
4. 盘式

答案：正确答案是（D）。

7. 假设平均页面错误处理时间为 10 毫秒，而内存访问时间为 1 微秒。那么 99.99% 的命中率导致的平均内存访问时间为（GATE CS 2000）

1. 1.9999 毫秒
2. 1 毫秒
3. 9.999 微秒
4. 1.9999 微秒

答案：正确答案是（D）

解释：平均内存访问时间 = [(页面未命中百分比) * (页面错误处理时间) + (页面命中百分比) * (内存访问时间)]/100。因此，平均内存访问时间（以微秒为单位）为 (0.01 * 10 * 1000 + 99.99 * 1) / 100 = (100 + 99.99) / 100 = 199.99 / 100 = 1.9999 µs。

8. 在进程之间的上下文切换中，以下哪项不必保存？（GATE CS 2000）

1. 通用寄存器
2. 转换查找缓冲器
3. 程序计数器
4. 以上全部。

答案：正确答案是（B）

解释：在进程上下文切换中，必须以某种方式保存第一个进程的状态，以便调度程序在返回执行第一个进程时，可以恢复此状态并继续执行。进程的状态包括进程可能使用的所有寄存器，特别是程序计数器，以及任何其他操作系统特定的数据。转换查找缓冲器（TLB）是内存管理硬件用于提高虚拟地址转换速度的 CPU 缓存。TLB 具有固定数量的插槽，其中包含页面表条目，这些条目将虚拟地址映射到物理地址。在上下文切换时，某些 TLB 条目可能变得无效，因为虚拟到物理的映射不同。处理此问题的最简单策略是完全刷新 TLB。

9. 交换空间 resides 在哪里？（GATE 2001）

1. 内存
2. 盘式
3. ROM
4. 片上缓存

答案：正确答案是（B）

解释：交换空间是磁盘上临时存储进程内存映像的区域。当物理内存需求足够低时，进程内存映像会从交换区域重新加载到物理内存中。拥有足够的交换空间可以使系统始终保持一些空闲的物理内存。

10. 以下哪一项不会中断正在运行的进程？（GATE CS 2001）

1. 设备
2. 计时器
3. 调度程序进程
4. 电源故障

答案：正确答案是（C）

解释：调度程序进程不会中断任何进程；它的工作是选择进程用于以下三个目的。长程调度程序（或作业调度程序）- 选择应将哪些进程放入就绪队列。短程调度程序（或 CPU 调度程序）- 选择下一个要执行的进程并分配 CPU。中程调度程序（交换器）- 存在于所有具有虚拟内存的系统中，它暂时将进程从主内存移到次级内存（如磁盘驱动器），反之亦然。中程调度程序可以决定换出长时间不活动的进程、优先级较低的进程、频繁发生页面错误的进程或占用大量内存的进程，以释放主内存供其他进程使用，并在以后有更多内存可用时或进程解除阻塞且不再等待资源时将进程换入。

11. 以下哪种调度算法是非抢占式的？（GATE CS 2002）

1. 轮转法
2. 先到先服务
3. 多级队列调度
4. 带反馈的多级队列调度

答案：正确答案是（B）。

GATE | GATE-CS-2014-(Set-3)

12. 考虑一个具有 TLB 的分页硬件。假设整个页表和所有页面都在物理内存中。搜索 TLB 需要 10 毫秒，访问物理内存需要 80 毫秒。如果 TLB 命中率为 0.6，则有效内存访问时间（以毫秒为单位）为 ________。

12. 120
13. 122
14. 124
15. 118

解决方案

EAT = 0.6 × (10 + 80) + 0.4 × (10 + 80 + 80) = 0.6 × 90 + 0.4 × 170 = 54 + 68 = 122 毫秒

正确答案：B

GATE | 基于 GATE-CS-2014 概念

13. 内存系统的 TLB 访问时间为 5 毫秒，内存访问时间为 100 毫秒。如果 TLB 命中率为 0.8，则有效访问时间是多少？

1. 120 毫秒
2. 125 毫秒
3. 130 毫秒
4. 135 毫秒

解决方案

EAT = 0.8 × (5 + 100) + 0.2 × (5 + 100 + 100) = 0.8 × 105 + 0.2 × 205 = 84 + 41 = 125 毫秒

正确答案：B

GATE | 基于 GATE-CS-2014 概念

14. 在一个系统中，TLB 查找需要 2 毫秒，内存访问需要 50 毫秒，并且 TLB 命中率为 0.9。计算有效内存访问时间。

1. 55.0 毫秒
2. 56.2 毫秒
3. 59.8 毫秒
4. 52.4 毫秒

解决方案

EAT = 0.9 × (2 + 50) + 0.1 × (2 + 50 + 50) = 0.9 × 52 + 0.1 × 102 = 46.8 + 10.2 = 57 毫秒

正确答案：不在选项中 → 应添加为 57 毫秒

GATE | 基于 GATE-CS-2014 概念

15. TLB 访问时间为 1 毫秒，内存访问时间为 20 毫秒，TLB 命中率为 0.7。有效内存访问时间是多少？

1. 27 毫秒
2. 30 毫秒
3. 32 毫秒
4. 28 毫秒

解决方案

EAT = 0.7 × (1 + 20) + 0.3 × (1 + 20 + 20) = 0.7 × 21 + 0.3 × 41 = 14.7 + 12.3 = 27 毫秒

正确答案：A

GATE | 基于 GATE-CS-2014 概念

16. 假设内存系统的 TLB 查找时间为 15 毫秒，内存访问时间为 90 毫秒。如果 TLB 命中率为 0.9，计算有效内存访问时间。

1. 110 毫秒
2. 114 毫秒
3. 118 毫秒
4. 120 毫秒

解决方案

EAT = 0.9 × (15 + 90) + 0.1 × (15 + 90 + 90) = 0.9 × 105 + 0.1 × 195 = 94.5 + 19.5 = 114 毫秒

正确答案：B

GATE | 基于 GATE-CS-2014 概念

17. 在 TLB 命中率为 1（即无 TLB 缺失）的系统中，TLB 访问时间为 8 毫秒，内存访问时间为 50 毫秒。有效内存访问时间是多少？

1. 58 毫秒
2. 60 毫秒
3. 50 毫秒
4. 48 毫秒

解决方案

EAT = 1 × (8 + 50) = 58 毫秒

正确答案：A

GATE | 基于 GATE-CS-2014 概念

18. 具有 TLB 命中率为 0.5、TLB 访问时间为 10 毫秒、内存访问时间为 70 毫秒的系统，其有效内存访问时间为

1. 110 毫秒
2. 105 毫秒
3. 95 毫秒
4. 100 毫秒

解决方案
EAT = 0.5 × (10 + 70) + 0.5 × (10 + 70 + 70) = 0.5 × 80 + 0.5 × 150 = 40 + 75 = 115 毫秒

正确答案：未列出 → 应添加为 115 毫秒

GATE | 基于 GATE-CS-2014 概念

19. TLB 查找时间为 12 毫秒，内存访问时间为 60 毫秒，TLB 命中率为 0.85。计算 EAT。

1. 75 毫秒
2. 90 毫秒
3. 95 毫秒
4. 85 毫秒

解决方案

EAT = 0.85 × (12 + 60) + 0.15 × (12 + 60 + 60) = 0.85 × 72 + 0.15 × 132 = 61.2 + 19.8 = 81 毫秒

正确答案：未列出 → 应添加为 81 毫秒

GATE | 基于 GATE-CS-2014 概念

20. TLB 访问 = 0 毫秒，内存访问 = 100 毫秒，TLB 命中率 = 0.75。有效内存访问时间是多少？

1. 125 毫秒
2. 100 毫秒
3. 150 毫秒
4. 125 毫秒

解决方案

EAT = 0.75 × (0 + 100) + 0.25 × (0 + 100 + 100) = 75 + 50 = 125 毫秒

正确答案：A

GATE | 基于 GATE-CS-2014 概念

21. 假设 TLB 访问 = 7 毫秒，内存访问 = 30 毫秒，TLB 命中率 = 0.95。计算有效内存访问时间。

1. 38.65 毫秒
2. 40.25 毫秒
3. 36.75 毫秒
4. 42.15 毫秒

解决方案

EAT = 0.95 × (7 + 30) + 0.05 × (7 + 30 + 30) = 0.95 × 37 + 0.05 × 67 = 35.15 + 3.35 = 38.5 毫秒

正确答案：最接近 → A (38.65 毫秒)