Hệ điều hành dùng kỹ thuật phân trang bộ nhớ sẽ giải quyết được vấn đề nào?

Câu 28:

Một hệ thống sử dụng kỹ thuật phân trang, với Page table được lưu trữ trong bộ nhớ chính. Thời gian cho một lần truy xuất bộ nhớ chính là 200 nanoseconds. Hỏi mất bao nhiêu thời gian cho một thao tác truy xuất bộ nhớ trong hệ thống này, nếu xảy ra lỗi trang (page fault)?

Lời giải:

Đáp án đúng: C

Trong hệ thống phân trang, khi xảy ra lỗi trang (page fault), hệ điều hành cần thực hiện các bước sau:

Tìm trang trên đĩa cứng.

Đọc trang từ đĩa vào bộ nhớ chính.

Cập nhật bảng trang (page table).

Tiếp tục thực hiện lệnh bị ngắt trước đó.

Tuy nhiên, câu hỏi chỉ tập trung vào thời gian truy xuất bộ nhớ khi page table được lưu trữ trong bộ nhớ chính và xảy ra lỗi trang. Do đó, ta cần xét đến các thao tác truy xuất bộ nhớ chính sau:

Truy xuất Page table để biết trang không hợp lệ (lỗi trang).

Sau khi trang được đưa vào bộ nhớ chính, cần truy xuất Page table để cập nhật thông tin.

Như vậy, có ít nhất hai lần truy xuất bộ nhớ chính (để đọc page table và sau đó cập nhật page table). Mỗi lần truy xuất mất 200ns, vậy tổng thời gian tối thiểu là 2 * 200ns = 400ns. Tuy nhiên, quá trình xử lý lỗi trang còn bao gồm việc đọc dữ liệu từ ổ cứng (thường rất chậm so với RAM) và các thao tác khác của hệ điều hành. Các thao tác này tốn rất nhiều thời gian, lớn hơn rất nhiều so với 400ns. Đề bài hỏi thời gian truy xuất bộ nhớ *trong hệ thống*, do đó ta cần tính đến thời gian đọc trang từ đĩa vào. Vì thời gian này không được đề cập cụ thể, ta chỉ có thể ước lượng thời gian tối thiểu dựa trên các truy xuất bộ nhớ chính.

Các đáp án khác (200ns, 600ns, 800ns) không phù hợp vì không phản ánh đúng số lần truy xuất bộ nhớ tối thiểu cần thiết khi có lỗi trang.

Câu 20:

Phương pháp giải quyết Deadlock nào mà Hệ điều hành sử dụng giải thuật “Đồ thị chờ” (Wait for Graph)?

Lời giải:

Đáp án đúng: C

Phương pháp "Phát hiện và Khôi phục" (Detection and Recovery) là phương pháp mà hệ điều hành sử dụng các thuật toán để phát hiện deadlock (ví dụ: sử dụng đồ thị chờ - Wait-for graph) và sau đó thực hiện các biện pháp để khôi phục hệ thống về trạng thái hoạt động bình thường. Các phương pháp khôi phục có thể bao gồm việc chấm dứt một hoặc nhiều tiến trình, hoặc thu hồi tài nguyên từ một tiến trình và cấp phát cho tiến trình khác để phá vỡ chu trình deadlock.

Các lựa chọn khác không phù hợp vì:
- Phương pháp Ngăn chặn (Preventing) tìm cách ngăn chặn các điều kiện cần thiết cho deadlock xảy ra ngay từ đầu.
- Phương pháp Phòng tránh (Avoiding) sử dụng các thuật toán như thuật toán của Banker để đảm bảo rằng hệ thống luôn ở trạng thái an toàn.
- Phương pháp Bỏ qua Deadlock (Ignoring) đơn giản là bỏ qua vấn đề và hy vọng rằng deadlock sẽ không xảy ra hoặc sẽ tự giải quyết (thường không phải là một giải pháp tốt).

Câu 21:

Tại thời điểm thực thi, việc ánh xạ địa chỉ để di chuyển tiến trình giữa không gian bộ nhớ vật lý (Physical Memory) và không gian bộ nhớ ảo (Virtual Memory) được thực hiện bởi:

Lời giải:

Đáp án đúng: C

Câu hỏi này kiểm tra kiến thức về cách hệ điều hành quản lý bộ nhớ ảo và bộ nhớ vật lý. Việc ánh xạ địa chỉ giữa bộ nhớ ảo và bộ nhớ vật lý trong quá trình thực thi chương trình là một chức năng quan trọng của bộ quản lý bộ nhớ (Memory Management Unit - MMU).

A. Trình biên dịch: Trình biên dịch dịch mã nguồn thành mã máy, nhưng không tham gia vào việc ánh xạ địa chỉ trong thời gian chạy.

B. Bộ nạp (Loader): Bộ nạp chịu trách nhiệm tải chương trình vào bộ nhớ khi chương trình bắt đầu thực thi, nhưng không thực hiện việc ánh xạ địa chỉ liên tục trong quá trình chạy.

C. Bộ quản lý bộ nhớ MMU: MMU là phần cứng chuyên dụng thực hiện việc ánh xạ địa chỉ ảo sang địa chỉ vật lý. Nó sử dụng các bảng trang (page tables) để theo dõi sự ánh xạ này và đảm bảo rằng các tiến trình có thể truy cập bộ nhớ một cách an toàn và hiệu quả.

D. Trình soạn thảo liên kết: Trình soạn thảo liên kết kết hợp các module đối tượng (object modules) thành một chương trình thực thi, nhưng không liên quan đến việc ánh xạ địa chỉ trong thời gian chạy.

Do đó, đáp án đúng là C. Bộ quản lý bộ nhớ MMU.

Câu 22:

Nhằm tối ưu sử dụng bộ nhớ, Hệ điều hành đưa một phần tiến trình ra khỏi bộ nhớ chính, lưu tạm trên ổ cứng. Khi tiến trình cần thì nạp vào. Tên gọi của kỹ thuật này là gì?

Lời giải:

Đáp án đúng: D

Kỹ thuật mà hệ điều hành sử dụng để tối ưu hóa việc sử dụng bộ nhớ bằng cách di chuyển một phần tiến trình ra khỏi bộ nhớ chính và lưu trữ tạm thời trên ổ cứng, sau đó nạp lại khi cần, được gọi là Swapping.

* Static linking (Liên kết tĩnh): Là quá trình kết hợp tất cả các thư viện cần thiết vào chương trình tại thời điểm biên dịch, không liên quan đến việc di chuyển tiến trình giữa bộ nhớ chính và ổ cứng.
* Dynamic linking (Liên kết động): Là quá trình liên kết các thư viện vào chương trình trong thời gian chạy, cũng không liên quan đến việc di chuyển tiến trình giữa bộ nhớ chính và ổ cứng.
* Overlay: Là một kỹ thuật quản lý bộ nhớ cũ, trong đó chỉ một phần của chương trình được giữ trong bộ nhớ tại một thời điểm. Tuy nhiên, nó không liên quan đến việc hệ điều hành tự động di chuyển các phần của tiến trình giữa bộ nhớ và ổ cứng để tối ưu hóa việc sử dụng bộ nhớ như Swapping.
* Swapping: Đúng như mô tả trong câu hỏi, đây là kỹ thuật mà hệ điều hành di chuyển các tiến trình hoặc các phần của tiến trình giữa bộ nhớ chính (RAM) và ổ cứng để giải phóng bộ nhớ cho các tiến trình khác. Khi một tiến trình bị "swap out", nó được lưu trữ trên ổ cứng, và khi cần thiết, nó được "swap in" trở lại bộ nhớ chính.

Do đó, đáp án chính xác là D. Swapping.

Câu 23:

Trong quản lý bộ nhớ, cơ chế phủ lấp (Overlay) thực hiện nhằm mục đích nào?

Lời giải:

Đáp án đúng: A

Cơ chế phủ lấp (Overlay) là một kỹ thuật quản lý bộ nhớ cho phép các tiến trình lớn hơn dung lượng bộ nhớ vật lý có thể chạy được. Nó hoạt động bằng cách giữ lại trong bộ nhớ chỉ những phần của chương trình đang thực sự cần thiết vào một thời điểm nhất định. Các phần khác của chương trình được lưu trữ trên đĩa và được nạp vào bộ nhớ khi chúng cần thiết, thay thế (phủ lấp) các phần khác không còn cần nữa. Vì vậy, đáp án đúng là A. Cấp phát bộ nhớ có dung lượng nhỏ hơn so với dung lượng tiến trình.

Câu 24:

Kỹ thuật Swapping tiến trình giải quyết vấn đề nào?

Lời giải: