Memory

□ 何謂Belady Anomaly？

布雷第異常是由於頁替換演算法中採用FIFO(先進先出)的置換方式，導致實體記憶體雖然配給此行程的Frame數增加了，但是分頁錯誤的次數並沒有減少，反而增加的現象。

□ Demand Paging

需求分頁，其主要的精神是只有當行程需要某一頁的資料時才載入，好處是不用把整個行程載入到記憶體，可以節省記憶體空間，讓其他的行程可以使用。

□ Dynamic linking

動態連結，即先在一個程式所參考、利用到的程式庫副程式(libraries sub-routing)中先做一個記號(Stub)，此記號為一小段程式，指示如何去尋找該副程式，當執行到記號之處，此記號會被取代成副程式的記憶體位址，再去檢查副程式是否在記憶體，若不在才做載入的動作。

□ 何謂純程式碼(Pure Code)??

純程式碼又稱做可重進入程式碼(Reentrant Code)，這種程式碼在執行期間不能被其他的程序所修改，有利於需求分頁的記憶體管理方式，因為一旦純程式碼被載入到記憶體之後就固定住了，多個行程可以共用同樣的程式碼，而不需要每個行程都複製相同的程式碼。

□ 為何要使用TLB(Translation Look-aside Buffer)的硬體機制？

一般來說，當行程要存取資料的時候，會先到記憶體查詢分頁表，之後再從分頁表當中取得資料的實體記憶體位址，如此需要兩次的記憶體存取，速度較慢。

使用TLB可以加快存取的速度，因為它是由關連式高速記憶體組成。當行程要參照某個分頁時，會先到TLB查詢分頁記錄，若Hit à只需一次記憶體存取

若Miss à兩次記憶體存取，平均來說，會比一般兩次記憶體存取來的快。

□ 比較內部斷裂跟外部斷裂

內部斷裂：採用分頁法會有此現象，由於分頁的大小固定，若要配置給行程足夠的分頁數量，通常會有某一頁部份的空間沒有被完全的利用，分頁形成的內部斷裂所浪費的空間較小。

外部斷裂：由於行程的搬進搬出而造成記憶體的空間不連續，雖然斷裂的空間加起來的大小足夠容納別的行程，但是無法利用，這些空間就被浪費掉了。

當採取分段的時候，因為把行程以邏輯劃分成不同的功能區段，這些區段大小都不固定，所以分段形成的斷裂問題比較嚴重。

□ 在記憶體管理中何謂翻轉現象

翻轉現象即過度的頁替換現象，由於行程所擁有的Frame不夠，所以經常產生分頁錯誤，頻繁的進行I/O的動作，CPU排班程式以為CPU利用度不高，而載入更多的行程，更加重了分頁錯誤的情形。解決方式可以採用分頁錯誤頻率的方式，這個方法制訂了錯誤率的上下限，如果錯誤率達到上限，則多分配一個Frame給該行程，若錯誤率過低，則移走一個Frame。

【也可以採用工作集(Working Set)的方式解決，不過比較難寫】

□何謂分頁錯誤(Page fault)??舉出三種寫程式若不注意較容易發生分頁錯誤的情形

分頁錯誤是因為行程佔用的空間較大，無法整個載入到記憶體當中，因此被切割成許多分頁，OS通常只做部分的載入，因此，當一個行程需要用到的分頁不在實體記憶體當中，就造成了分頁錯誤，並引發OS的中斷去做額外的處理。

程式當中容易造成分頁錯誤的情況有

1. 使用GOTO指令

2. 過度使用指標

3. 如果電腦是row-major，但是迴圈以Column方式先進行寫入的話

如果這樣寫：

int array[100][100];

For (int j=0 ; j<100;j++){

For (int i=0;i<100;i++){

array[i][j] = i+j;

}

}