🏷️ 知识点：缺页异常

下列关于缺页处理的叙述中，错误的是()。

A. 缺页是在地址转换时CPU 检测到的一种异常 B. 缺页处理由操作系统提供的缺页处理程序来完成 C. 缺页处理程序根据页故障地址从外存读入所缺失的页 D. 缺页处理完成后回到发生缺页的指令的下一条指令执行

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正确答案：D

在请求分页系统中，每当要访问的页面不在内存中时，CPU 检测到异常，便会产生 缺页中断 ，请求操作系统将所缺的页调入内存。缺页处理由缺页中断处理程序完成，根据发生缺页故障的地址从外存读入所缺失的页，鋏页处理完成后回到发生缺页的指令继续执行。选项 D 中描述回到发生缺页的指令的下一条指令执行，明显错误，所以选 D。

在虚拟分页存储管理系统中，若进程访问的页面不在主存，且主存中没有可用的空闲帧时，系统正确的处理顺序为（ ）。

A. 决定淘汰页→页面调出→缺页中断→页面调入 B. 决定淘汰页→页面调入→缺页中断→页面调出 C. 缺页中断→决定淘汰页→页面调出→页面调入 D. 缺页中断→决定淘汰页→页面调入→页面调出

缺页异常

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正确答案：C

在虚拟分页存储管理系统中，当进程访问的页面不在主存时，会首先触发缺页中断，这是处理流程的起点。 由于主存中没有可用的空闲帧，系统无法直接调入新页面，必须通过页面置换来腾出空间。 因此，在缺页中断发生后，系统需要决定淘汰哪个页面（即选择置换页），然后将淘汰的页面调出到磁盘（若被修改则需写回），最后才能将所需的页面从磁盘调入主存中腾出的帧。 选项C的顺序“缺页中断→决定淘汰页→页面调出→页面调入”符合这一逻辑，而其他选项或颠倒了中断触发时机，或在无空闲帧时错误地先执行页面调入，因此不正确。

在一个请求分页系统中，采用 LRU 页面置换算法时，假如一个作业的页面走向为 1,3,2,1,1,3,5,1,3,2,1,5。当分配给该作业的物理块数分别为 3 和 4 时，则在访问过程中所发生的缺页率分别为（ ）。

A. 50%、33% B. 25%、100% C. 25%、33% D. 50%、75%

缺页异常

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正确答案：A

首先计算物理块数为 3 时的缺页率。

采用 LRU 算法，模拟访问过程：初始物理块为空，页面走向为

$$1,3,2,1,1,3,5,1,3,2,1,5$$

当物理块数为 3 时，访问过程中缺页发生情况如下：

• 访问 1、3、2 时均缺页（加载页面）； >
• 访问第 4 个页面 1 时命中； >
• 第 5 个页面 1 命中； >
• 第 6 个页面 3 命中； >
• 第 7 个页面 5 缺页（置换最近最少使用的页面 2）； >
• 第 8 个页面 1 命中； >
• 第 9 个页面 3 命中； >
• 第 10 个页面 2 缺页（置换页面 5）； >
• 第 11 个页面 1 命中； >
• 第 12 个页面 5 缺页（置换页面 3）。 >

总计缺页次数为 6 次，总访问次数为 12 次，缺页率为

$$\frac{6}{12}=50\%$$

再计算物理块数为 4 时的缺页率。

物理块数为 4 时，模拟过程如下：

• 访问 1、3、2 时均缺页（加载页面）； >
• 访问第 4 个页面 1 命中； >
• 第 5 个页面 1 命中； >
• 第 6 个页面 3 命中； >
• 第 7 个页面 5 缺页（此时物理块未满，加载页面 5）； >
• 之后第 8 至 12 个页面 $1,3,2,1,5$ 均在物理块中命中。 >

总计缺页次数为 4 次，总访问次数为 12 次，缺页率约为

$$\frac{4}{12}\approx 33\%$$

因此，物理块数 3 和 4 对应的缺页率分别为 $50\%$ 和 $33\%$ ，对应选项 A。

在缺页处理过程中，操作系统执行的操作可能是（）。

I、修改页表

II、磁盘 I/O

III、分配页框

缺页异常

A. 仅 I、II

B. 仅 II

C. 仅 III

D. I、II 和 III

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正确答案：D 缺页中断 产生后，需要在内存中找到空闲页框并分配给需要访问的页（可能涉及页面置换），之后缺页中断处理程序调用设备驱动程序做磁盘/O，将位于外存上的页面调入内存，调入后需要修改页表，将页表中代表该页是否在内存的标志位（或有效位）置为 1，并将物理页框号填入相应位置，若必要还需修改其他相关表项等。

若一个用户进程通过 read 系统调用读取一个磁盘文件中的数据，则下列关于此过程的叙述中，正确的是（ ）。

Ⅰ. 若该文件的数据不在内存中，则该进程进入睡眠等待状态

Ⅱ. 请求 read 系统调用会导致 CPU 从用户态切换到核心态

Ⅲ. read 系统调用的参数应包含文件的名称

系统调用 缺页异常

A. 仅Ⅰ、Ⅱ

B. 仅Ⅰ、Ⅲ

C. 仅Ⅱ、Ⅲ

D. Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ

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正确答案：A

对于 I，当所读文件的数据不在内存时，产生中断（ 缺页中断 ），原进程进入阻塞状态，直到所需数据从外存调入内存后，才将该进程唤醒。对于 II，read 系统调用通过陷入将 CPU 从用户态切换到核心态，从而获取操作系统提供的服务。对于Ⅲ，要读一个文件首先要用 open 系统调用打开该文件。open 中的参数包含文件的路径名与文件名，而 read 只需要使用 open 返回的文件描述符，并不使用文件名作为参数。read 要求用户提供三个输入参数：①文件描述符 fd；②buf 缓冲区首址；③传送的字节数 n。read 的功能是试图从 fd 所指示的文件中读入 n 个字节的数据，并将它们送至由指针 buf 所指示的缓冲区中。

下列叙述中错误的是（　）。

A. I、III 和 IV B. II、III 和 IV C. III 和 IV D. I、II、III 和 IV

缺页异常 操作系统概念

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正确答案：A

I 错误：在请求分页存储管理中，缺页中断次数受程序访问局部性、工作集大小等多因素影响，增加页面大小可能减少缺页次数，但并非精确减半，叙述过于绝对。 II 正确：分页存储管理通过将进程地址空间划分为页面，并利用外存交换，使得进程可以使用比物理内存更大的逻辑地址空间，从而在逻辑上扩充了主存容量。 III 错误：减少页面大小虽可降低内部碎片，但会导致页表增大、管理开销上升，并可能增加缺页中断次数，因此页面并非越小越好。 IV 错误：虚拟存储器的地址空间大小由地址位数（如 CPU 寻址能力）决定，是逻辑概念，不等于主存与辅存容量之和； 实际物理资源（主存和辅存）用于支持虚拟地址空间的映射和交换。 综上，错误叙述为 I、III 和 IV，对应选项 A。

在某请求分页系统中，内存的存取时间为 1μs。若有一个可用的空页被置换的页表被修改，则它处理一个缺页中断需要 8μs；若被置换的页已被修改，则处理一个缺页中断因增加写回外存时间而需要 20μs。假设所有访问页表都在 TLB 中，且 TLB 中存储有页面是否在主存中的信息。假定 70% 被置换的页被修改过，为保证有效存取时间不超过 2μs，可接受的最大缺页中断率约为（ ）。

A. 5.7% B. 11% C. 6.5% D. 50%

缺页异常

[tag_link]

正确答案：C

有效存取时间由无缺页和有缺页两种情况组成：

• 无缺页时，存取时间为内存存取时间 $1\mu \text{s}$ ； >
• 有缺页时，存取时间为缺页中断处理时间，该时间已包含后续内存访问。 >

根据题意，缺页中断处理时间取决于被置换页是否被修改：

• $70\%$ 的概率为 $20\mu \text{s}$ （已修改）； >
• $30\%$ 的概率为 $8\mu \text{s}$ （未修改）。 >

平均处理时间为

$$0.7\times 20+0.3\times 8=16.4\mu \text{s}.$$

设缺页中断率为 $p$ ，则有效存取时间为

$$\text{EAT}=(1-p)\times 1+p\times 16.4=1+15.4p.$$

要求 $\text{EAT}\le 2\mu \text{s}$ ，即

$$1+15.4p\le 2,$$

解得

$$p\le \frac{1}{15.4}\approx 0.0649,$$

即约 $6.5\%$ 。

因此，可接受的最大缺页中断率约为

$6.5\%$ 。

某进程访问的页b 不在内存中，导致产生缺页异常，该缺页异常处理过程中不一定包含的操作是()。

A. 淘汰内存中的页

B. 建立页号与页框号的对应关系

C. 将页b 从外存读入内存

D. 修改页表中页b 对应的存在位

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正确答案：A

缺页异常 需要从磁盘调页到内存中，将新调入的页与页框建立对应关系，并修改 该页的存在位，B、C、D 正确：如果内存中有空闲页框，就不需要淘汰其他页，A 错误。

若用户进程访问内存时产生缺页，则下列选项中，操作系统可能执行的操作是（ ）。

I. 处理越界错

II. 置换页

III. 分配内存

缺页异常

A.仅 I、II

B.仅 II、III

C.仅 I、III

D.I、II 和 III

[tag_link] 正确答案：B用户进程访问内存时缺页会发生缺页中断。发生 缺页中断 ，系统会执行的操作可能是置换页面或分配内存。系统内没有越界的错误，不会进行越界出错处理。

计算机 M 字长为 32 位，按字节编址，数据 cache 的数据区大小为 32KB，采 8 路组相联，主存块大小为 64B，cache 命中时间为 2 个时钟周期，缺失损失为 200 个时钟周期，采用页式虚拟存储，页大小为 4KB。数组 d 的起始地址为 0180 0020H（VA31~VA0）。

(1) 主存地址中的 Cache 组号，块内地址分别占几位？VA 中哪些位可以作为 Cache 索引。

(2) d[100] 的 VA 是多少？d[100] 所在主存块中对应的 Cache 组号是多少？

(3) 设代码已经在 cache 中，i,x 已装入内存，但不在 cache，则 d[0] 在其主存块内的偏移量是多少？执行 for 的过程中，访问 d 的 Cache 缺失率和数组元素的平均访问时间分别是多少？（缺失率用百分比表示，保留两位小数）

(4) d 分布在几个页中？若代码已在主存，d 不在主存，则执行 for 的过程中，访问 d 所引起的缺页次数是？

int x, d[2048], i;
for (i = 0; i < 2048; i++)
    d[i] = d[i]/x;

虚拟页式管理 cache映射方式 缺页异常

[tag_link]

1）cache 块大小和主存块大小一致为 64B，所以块内偏移为 6 位（26=64）。cache 块的数量为 32KB / 64B = 512，由于采用 8 路组相连，所以总共有 512 / 8 = 64 个组，组号占 6 位（26=64）。所以第 6 位到第 11 位可以作为 Cache 索引（用来定位地址可能被哪一组所缓存）。

2）&d[100] = d + 100 * 4 = 0x0180 0020 + 400 = 0x0180 01B0，对应的二进制为 0000 0001 1000 0000 0000 0001 1011 0000，组号为 000110B 即 6。

3）物理地址的结构为：页内偏移 12 位，物理页号 20 位，所以 &d[0] 的页内偏移为 020H = 32。数组总共需要用 2048 * 4 / 64 = 128 个完整 cache 块存储，但由于数组第一个元素处于某个 cache 的中间（偏移为 32），所以总共需要 129 个 cache 块存储，在访问每个 cache 块中的第一个元素时会发生 Cache 缺失。另外需要注意一点，对于指令 d[i] = d[i] / x，实际上是访问了两次：一次读取，一次写入。所以在计算缺失率和平均访问时间的时候需要考虑这两次访问。缺失率 = 129 / (2048 * 2) ≈ 3.15%。数组的平均访问时间为 = (129 * 200 + (4096 - 129) * 2) / 4096 ≈ 8.24 个时钟周期。

4）数组 d 需要占用 8KB 的存储空间，占用两个页面。由于数组的起始地址处于页面内部（偏移 32B），所以数组 d 分布在三个页面中，触发的缺页次数为 3。

上题中 C 程序段在计算机 M 上的部分机器级代码如下，每个机器级代码行中依次包含指令序号、虚拟地址、机器指令和汇编指令。

for (i = 0; i < 24; i++)
1   00401072  C7 45 F8 00 00 00 00              mov[ebp-8], 0
2   00401079  EB 09                             jmp 00401084h
3   0040107B  8B 55 F8                          mov eax, [ebp-8]
    ...       ...                               ...
7   00401088  7D 32                             jge 004010bch
    for (j = 0; j < 64; j++)
8   0040108A  C7 45 FC 00 00 00 00              mov[ebp-4], 0
    ...       ...                               ...
        a[i][j] = 10;
    ...       ...                               ...
19  004010AE  C7 84 82 00 20 42 00 0A 00 00 00  mov[ecx+edx*4+00422000h], 0Ah
20  ...       ...

请回答下列问题。

(1) 第 20 条指令的虚拟地址是多少？

(2) 已知第 2 条 jmp 和第 7 条 jge 都是跳转指令，其操作码分别是 EBH 和 7DH，跳转地址分别为 0040 1084H、0040 10BCH，这两条指令都采用什么寻址方式？给出第 2 条指令 jmp 的跳转目标地址计算过程。

(3) 已知第 19 条 mov 指令的功能是“a[i][j]←10”，其中 ecx 和 edx 为寄存器名，0042 2000H 是数组 a 的首地址，指令中源操作数采用什么寻址方式？已知 edx 中存放的是变量 j，ecx 中存放的是什么？根据该指令的机器码判断计算机 M 采用的是大端还是小端方式。

(4) 第一次执行第 19 条指令时，取指令过程中是否会发生缺页异常？为什么？

指令寻址方式 大小端 缺页异常

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1）第 20 条指令的虚拟地址为 0040 10B9H。

2）第 2 条 jmp 和第 7 条 jge 指令都采用相对寻址方式。第 2 条指令 jmp 的跳转目标地址 = 0040 1079H+2+09H = 0040 1084H。

3）第 19 条指令中源操作数采用立即（数）寻址方式。根据汇编指令中给出的计算公式 ecx+edx*4+00422000h 可知，ecx 中存放的是 i×256。M 采用小端方式。

4）第一次执行第 19 条指令时，取指令过程中不会发生缺页异常。因为第 19 条指令所在的程序段都在页号为 00401H 的同一个页面中，执行第 19 条指令时，该页已在主存，因而取指令过程中不会发生缺页异常。

（8 分）某一个计算机系统采用虚拟页式存储管理方式，当前在处理机上执行的某一个进程的页表如下所示，所有的数字均为十进制，每一项的起始编号是 0，并且所有的地址均按字节编址，每页的大小为 1024 字节。

（1）将下列逻辑地址转换为物理地址，写出计算过程，对不能计算的说明为什么？

0793, 1197, 2099, 3320, 4188, 5332

(2) 假设程序欲访问第 2 页，页面置换算法为改进的 CLOCK 算法，请问该淘汰哪页？页表如何修改？页表修改后 (1) 问中地址的转换结果是否改变？变成多少？

长）？

(3) 若距离减少到 2km，为了保证网络正常工作，则最小帧长度是多少？

(4) 若发送速率提高，最小帧长不变，为了保证网络正常工作应采取什么解决方案？

页表 缺页异常

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**【解析】** 本题考查逻辑地址到物理地址的转换以及页面置换过程。 地址转换的一般过程是：先取出逻辑页号，然后查找页表，得到对应的页框号；将页框号与页内偏移相加，即可得到物理地址。 若在页表中找不到该页对应的页框号，说明该页不在内存中，此时会产生缺页中断，系统开始请求调页。

如果内存中有足够的空闲物理页框，则可以直接分配一个新的页面；如果没有空闲页框，则必须在现有页面中选择一页进行置换。 被置换的页面可以是系统中的任意一页（称为全局置换），也可以仅限于本进程的页面（称为局部置换）。

为了尽可能减少缺页中断的次数，可以采用多种页面置换算法。本题使用的是改进的 CLOCK 算法。 该算法需要利用页表中的引用位和修改位，由这两位组合成四种优先级：

1. 未被引用且未修改的页面（优先淘汰）
2. 未被引用但已修改的页面
3. 已被引用但未修改的页面
4. 既被引用又被修改的页面（最后淘汰）

当多个页面的引用位和修改位状态相同时，则随机选择一页进行淘汰。

（1）根据题意，每页 1024 字节，地址又是按字节编址，计算逻辑地址的页号和页内偏移量，合成物理地址如下表所示。 $$\begin{array}{ccccc}\text{逻辑地址}& \text{逻辑页号}& \text{页内偏移量}& \text{页框号}& \text{物理地址}\\ 0793& 0& 793& 4& 4889\\ 1197& 1& 173& 3& 3245\\ 2099& 2& 51& --& \text{缺页中断}\\ 3320& 3& 248& 1& 1272\\ 4188& 4& 92& --& \text{缺页中断}\\ 5332& 5& 212& 5& 5332\end{array}$$

以逻辑地址 0793 为例，逻辑页号为 $0793 \div 1024 = 0$，在页表中存在，页内偏移量为 $0793 % 1024 = 793$，对应的页框号为 4，故物理地址为 $4 \times 1024 + 793 = 4889$。

（2）第 2 页不在内存，产生缺页中断，根据改进 CLOCK 算法，第 3 页为没被引用和没修改的页面，故淘汰。新页面进入，页表修改如下： $$\begin{array}{cccccc}\text{逻辑页号}& \text{存在位}& \text{引用位}& \text{修改位}& \text{页框号}& \text{操作}\\ 0& 1& 1& 0& 4& \\ 1& 1& 1& 1& 3& \\ 2& 0\to 1& 0\to 1& 0& \text{–}\to 1& \text{调入}\\ 3& 1\to 0& 0& 0& 1\to \text{–}& \text{淘汰}\\ 4& 0& 0& 0& \text{–}& \\ 5& 1& 0& 1& 5& \end{array}$$

因为页面 2 调入是为了使用，所以页面 2 的引用位必须改为 1。

地址转换变为如下表： $$\begin{array}{ccccc}\text{逻辑地址}& \text{逻辑页号}& \text{页内偏移量}& \text{页框号}& \text{物理地址}\\ 0793& 0& 793& 4& 4889\\ 1197& 1& 173& 3& 3245\\ 2099& 2& 51& 1& 1075\\ 3320& 3& 248& \text{–}& \text{缺页中断}\\ 4188& 4& 92& \text{–}& \text{缺页中断}\\ 5332& 5& 212& 5& 5332\end{array}$$

假设对于题44中的计算机 M 和程序段P 的机器代码，M 采用页式虚拟存储管理；P 开始执 行时，(R1)=(R2)=0,(R6)=1000, 其机器代码已调入主存但不在Cache 中；数组A 未调入主存，且所有数 组元素在同一页，并存储在磁盘同一个扇区。请回答下列问题并说明理由。

(1)P 执行结束时，R2的内容是多少?

(2)M 的指令Cache和数据Cache分离。若指令Cache共有16行，Cache 和主存交换的块大小为32字节， 则其数据区的容量是多少?若仅考虑程序段P 的执行，则指令Cache的命中率为多少?

(3)P 在执行过程中，哪条指令的执行可能发生溢出异常?哪条指令的执行可能产生缺页异常?对于数组A 的访问，需要读磁盘和TLB 至少各多少次?

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该题涉及指令系统、存储管理以及 CPU 三个部分内容，考生应注意各章节内容之间的联系。

已知计算机 M 采用 32 位定长指令字，即一条指令占 4B，观察表中各指令的地址可知，每条指令的地址差为 4 个地址单位，即 4 个地址单位代表 4B，一个地址单位就代表了 1B，所以该计算机是按字节编址的。（2 分）

在二进制中某数左移两位相当于乘以 4，由该条件可知，数组间的数据间隔为 4 个地址单位，而计算机按字节编址，所以数组 A 中每个元素占 4B。（2 分）

由表可知，bne 指令的机器代码为 1446 FFFAH，根据题目给出的指令格式，后 2B 的内容为 OFFSET 字段，所以该指令的 OFFSET 字段为 FFFAH，用补码表示，值为 -6（1 分）。当系统执行到 bne 指令时，PC 自动加 4，PC 的内容就为 08048118H，而跳转的目标是 08048100H，两者相差了 18H，即 24 个单位的地址间隔，所以偏移址的一位即是真实跳转地址的 -24/-6=4 位（1 分）。可知 bne 指令的转移目标地址计算公式为 (PC)+4+OFFSETx4（1 分）。

由于数据相关而发生阻塞的指令为第 2、3、4、6 条，因为第 2、3、4、6 条指令都与各自前一条指令发生数据相关。（3 分） 第 6 条指令会发生控制冒险。（1 分） 当前循环的第五条指令与下次循环的第一条指令虽然有数据相关，但由于第 6 条指令后有 3 个时钟周期的阻塞，因而消除了该数据相关。（1 分）

【评分说明】对于第 1 问，若考生回答：因为指令 1 和 2、2 和 3、3 和 4、5 和 6 发生数据相关，因而发生阻塞的指令为第 2、3、4、6 条，同样给 3 分。答对 3 个以上给 3 分，部分正确酌情给分。

某计算机按字节编址，采用页式虚拟存储管理方式，虚拟地址和物理地址的长度均为 32 位，页表项的大小为 4 字节，页大小为 4MB，虚拟地址结构如下：

进程 Р 的页表起始虚拟地址为 B8C0 0000H，被装载到从物理地址 6540 0000H 开始的连续主存空间中。请回答下列问题：

（1）若 CPU 在执行进程 P 的过程中，访问虚拟地址 1234 5678H 时发生了缺页异常，经过缺页异常处理和 MMU 地址转换后得到的物理地址是 BAB4 5678H。在此次缺页异常的处理中，需要为新缺页分配页框并更新相应的页表项，则该页表项的虚拟地址和物理地址分别是什么？该页表项中的页框号更新后的值是什么？（3 分）

（2）进程 P 的页表所在页的页号是什么？该页对应的页表项的虚拟地址是什么？该页表项中的页框号是多少？（4 分）

虚拟页式管理 缺页异常 页表

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1）首先，我们需要确定虚拟地址 12345678H 对应页号。由于页号占 10 位，1234 5678H = 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000B。计算得到：页内偏移量（22 位）= 11 0100 0101 0110 0111 1000B = 345678H页号（10 位）= 00 0100 1000B = 048H然后，我们需要找到这个页号对应的页表项的虚拟地址和物理地址。由于页表项的大小为字节，我们可以通过将页号乘以 4 得到页表项的偏移量。然后将这个偏移量加到页表的起始地址上，就可以得到页表项的虚拟地址和物理地址。进程 P 的页表起始虚拟地址为 B8C0 0000H，物理地址 654 0000H。计算得到：页表项虚拟地址 = 页表起始虚拟地址 + 页号×4 = B8C00000H + 048H×4 = B8C00120，页表项物理地址 = 页表起始物理地址 + 页号×4 = 65400000H + 048H×4 = 65400120H。最后，我们需要更新页表项中的页框号。由于经过 U 地址转换后得到的物理地址是 BAB4 5678H，我们可以通过右移 22 位得到页框号。计算得到：页框号 = 物理地址 BAB45678H 的前 10 位，即 10 1110 1010B = 2EAH。

2）首先，我们需要确定进程即的页表所在页的页号。由于页表起始虚拟地址位 B8C00000H，我们可以通过右移 22 位得到页号。计算得到：进程 P 的页表所在页的页号等于 B8C0 0000 的前 10 位，即 10 1110 0011B = 2E3H。然后，我们需要找到这个页号对应的页表项的虚拟地址。由于页表项的大小为 4 字节，我们可以通过将页号乘以 4 得到页表项的偏移量。然后将这个偏移量加到页表的起始地址上，就可以得到顷表项的虚拟地址。计算得到：该页对应的页表项的虚拟地址 = B8C0 0000H + 2E3H*4 = B8C0 0B8CH。最后，我们需要确定贡表项中的页框号。由于页表被装在到从物理地址 65400000 开始的连续主存空间中，我们可以通过右移 22 位得到页框号。计算得到：该页表项中的页框号等于物理地址 6540 0000H 的前 10 位，即 01 1001 0101B = 195H。

（7 分）设一个没有设置快表的虚拟页式存储系统，页面大小为 100 字节。一个仅有 460 个字节的程序有下述内存访问序列（下标从 0 开始）： 10、11、104、170、73、309、185、245、246、434、458、364。 为该程序分配有 2 个可用页帧（Page frame）。试问：

（1）试叙述缺页中断与一般中断的主要区别？ （2）若分别采用 FIFO 和 LRU 算法，试计算访问过程中发生多少次缺页中断？ （3）若一次访存的时间是 10ms，平均缺页中断处理时间为 25ms，为使该虚拟存储系统的平均有效访问时间不大于 22ms，则可接受的最大缺页中断率是多少？

缺页异常

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**【解析】** 本题考查缺页中断和页面置换算法。

（1）缺页中断是一种特殊的中断，它与一般中断的区别是： ① 在指令执行期间产生和处理中断信号。CPU 通常在一条指令执行完后检查是否有中断请求，而缺页中断是在指令执行时间，发现所要访问的指令或数据不在内存时产生和处理的； ② 一条指令在执行期间可能产生多次缺页中断。如一条读取数据的多字节指令，指令本身跨越两个页面，若指令后一部分所在页面和数据所在页面均不在内存，则该指令的执行至少产生两次缺页中断。

（2）每个页面大小为 100 字节，则页面的访问顺序如下：

采用 FIFO 算法的页面置换情况如下表，共产生缺页中断 6 次。

采用 LRU 算法的页面置换情况如下表，共产生缺页中断 7 次。

（3）设可接受的最大缺页中断率为 $p$ 。若要访问页面在内存中，一次访问的时间是 10ms（访问内存页表）+ 10ms（访问内存）= 20ms。如果不在内存，所花时间为 10ms（访问内存页表）+ 25ms（中断处理）+ 10ms（访问内存页表）+ 10ms（访问内存）= 55ms。

平均有效访问时间： $$20\text{ms}\times (1-p)+55\text{ms}\times p\le 22\text{ms}$$

解得可接受的最大缺页中断率 $p$ 为 5.7%。