Käyttöjärjestelmät I
Kurssikoe 2005-10-18

Mallivastaus ja arvosteluperusteet, tehtävä 2

Pisteiden saamiseksi tehtävässä täytyi mainita kappaleen oleellinen
sisältö.
Useimmista aiheista pisteitä pystyi saamaan kaksi, ja toisen menetti jos
kappaleen aiheen käsittelyssä oli selviä virheitä tai puutteita.

a)

- PTR (Page Table Register), joka sisältää ajettavan prosessin
sivutaulun
  alkuosoitteen (mutta ei itse sivutalua, joka voi olla muutaman
megatavun
  kokoinen!) 1p
- TLB (Translation Lookaside Buffer), joka sisältää viimeksi tarvittuja
  sivutaulualkioita. Alkioihin on liitetty näiden looginen sivunumero ja
datan
  validiusbitti. 2p

MAR ja MBR -rekisterit ovat TiTo-kurssin asiaa, eikä niiden maininnalla
ole
tässä merkitystä.

Osoitteenmuunnos:
- Jaetaan looginen *osoite kahtia*. Sivukoolla 2^n osoittavat loogisen
  osoitteen n vähiten merkitsevää ("viimeisintä",
"oikeanpuoleisinta") bittiä
  siirtymää sivun sisällä ja loput ("ensimmäiset",
"vasemmanpuoleiset")
  sivunumeroa. 2p

  LIMIT-tarkistusta ei tarvita, koska yliosoitus on fyysisesti
mahdotonta
  sivun sisällä, bittejä ei ole enempää kuin kelvollisia
muistiosoitteita
  sivulla. Sama pätee sivuille, sillä jokaiselle mahdolliselle sivulle
on
rivi
  sivutaulussa.

- Katsotaan *löytyykö TLB:stä* sivunumeroa vastaavaa riviä. (Rivi
sisältää
  sivunumeron, validibitin ja sivutaulun rivin.) Jos sivu löytyy,
katsotaan
  *onko validibitti asetettu*. Jos se ei ole, sivu ei ole käytettävissä.
Jos
  sivu löytyy ja validibitti on asetettu, sivutilan numero löytyi
TLB:stä
ja
  se katenoidaan fyysisen osoitteen aluksi. 3p

- Jos sivua ei löytynyt tai validibitti ei ollut päällä, joudumme
tekemään
  *muistihaun* sivutaulusta. Sivutaulun fyysinen osoite on PTR:ssä.
Lisäämällä
  siihen sivunumero saadaan sivutaulun oikean rivin osoite. Sivutaulun
riviltä
  saa sivutilan numeron, ei siis sen fyysistä osoitetta. Koskan sivun
koko on
  kahden potenssi, sivutilan numerosta ja siirtymästä sivun sisällä saa
  fyysisen osoitteen katenoimalla, mikä on nopeampaa kuin fyysisen
osoitteen
  vaatima aritmeettinen operaatio. 2p

- Tarkastetaan sivun present-bitti. Jos se on asetettu, rivi on
kelvollinen ja
  sivu on muistissa. Jos present-bittiä ei ole asetettu, aiheutetaan
  *sivunpuutoskeskeytys*. Tällöin haluttu sivu pitää lukea levyltä. 2p

b)

Käytettäessä kaksitasoista sivutaulua sivuhakuosuus on monimutkaisempi.
Looginen osoite on jaettu kolmeen osaan. Ensimmäinen osa (eniten
merkitsevät
bitit) osoittaa aina muistissa olevaan juurisivutauluun. Loogisen
osoitteen
toinen osa on siirtymä ensimmäisen osan määräämässä juuritaulun rivin
osoittamaan käyttäjäsivutaulun osiossa. Siirtymän osoittamalta
käyttäjäsivutaulun riviltä löytyy lopulta fyysisen muistisivun numero,
josta
voidaan katenoida loogisen osoitteen viimeisen osan kanssa fyysinen
muistiosoite. 3p

c)

Loogisten osoitteiden vasemmanpuoleisimmat kuusi bittiä ovat sivutaulun
sivunumeroita ja loput bitit siirtymiä sivun sisällä. Tehtävässä siis
täytyy
yksinkertaisesti korvata kunkin osoitteen ensimmäiset kuusi bittiä tämän
bittijonon kohdalta sivutaulusta löytyvällä kehyksen osoitteella. Sivua
001100
ei ole muistissa, joten todellista muistipaikkaa ei pystytä heti
tuottamaan.
Sen sijaan aiheutetaan sivunpuutoskeskeytys.

  a. 110001 0101010101 (1p)
  b. Todellista muistiosoitetta ei pystytä tuottamaan koska haluttua
sivua ei
     ole muistissa. Aiheutuu sivunpuutoskeskeytys. (1p)
  c. 001110 0000111100 (1p)

-- Risto Saarelma