Informatik Betriebssysteme – Speicherverwaltung und Paging
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15 KartenWas ist der Unterschied zwischen logischer und physischer Adresse?
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Die logische Adresse entsteht im CPU-Kontext, die physische Adresse adressiert den realen Hauptspeicher; die MMU übersetzt logisch in physisch.
Was beschreibt der Begriff virtueller Speicher?
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Virtueller Speicher lässt Prozesse mehr Speicher nutzen als physisch vorhanden, indem Seiten bei Bedarf zwischen RAM und Festplatte verschoben werden.
Wie funktioniert die Adressübersetzung beim Paging?
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Die MMU nutzt die Seitennummer als Index in der Seitentabelle, liest den Rahmen heraus und kombiniert ihn mit dem Offset.
Welche zwei Teile zerlegt die MMU eine virtuelle Adresse?
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Die virtuelle Adresse besteht aus Seitennummer (höherwertige Bits) und Offset innerhalb der Seite (niederwertige Bits).
Was ist ein Seitenrahmen (Page Frame)?
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Ein Seitenrahmen ist ein fest großer, zusammenhängender Block im physischen Hauptspeicher, der genau eine Seite aufnehmen kann.
Was passiert bei einem Seitenfehler (Page Fault)?
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Bei einem Seitenfehler fehlt die angeforderte Seite im RAM; der Page-Fault-Handler lädt sie von der Festplatte in einen freien Rahmen.
Nenne drei wichtige Seitenersetzungsalgorithmen.
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Wichtige Algorithmen sind FIFO, LRU (Least Recently Used) und Optimal (Belady); Clock und Second-Chance sind praktische Approximationen.
Wie arbeitet der FIFO-Seitenersetzungsalgorithmus?
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FIFO entfernt die am längsten im Speicher verbliebene Seite; einfach zu implementieren, aber leidet unter dem Belady-Phänomen.
Was ist das Belady-Phänomen?
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Das Belady-Phänomen: Mehr Seitenrahmen können bei FIFO zu mehr Seitenfehlern führen – widerspricht der Intuition.
Wie funktioniert der LRU-Algorithmus (Least Recently Used)?
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LRU ersetzt die am längsten ungenutzte Seite; approximiert optimales Verhalten, erfordert aber Hardware-Unterstützung für Zugriffszeitstempel.
Welche Aufgabe hat die Translation Lookaside Buffer (TLB)?
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Die TLB ist ein schneller Cache für Seitentabellen-Einträge; sie vermeidet langsame Hauptspeicherzugriffe bei der Adressübersetzung.
Was ist ein TLB-Treffer (TLB Hit) und was ein TLB-Fehlschlag (TLB Miss)?
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TLB-Hit: Übersetzung im Cache gefunden – schnell. TLB-Miss: Seitentabelle im RAM muss konsultiert werden – langsamer.
Was versteht man unter Thrashing?
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Thrashing tritt auf, wenn Prozesse mehr Seitenfehler erzeugen als nützliche Arbeit leisten, weil zu wenig RAM für Arbeitsmengen vorhanden ist.
Wie unterscheidet sich Segmentation von Paging?
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Segmentation teilt Speicher in variabel große logische Einheiten (Code, Stack, Heap); Paging nutzt fix große Seiten – Kombination ist segmentiertes Paging.
Was ist eine invertierte Seitentabelle (Inverted Page Table)?
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Eine invertierte Seitentabelle hat einen Eintrag pro physischem Rahmen statt pro virtueller Seite; spart Speicher, erfordert aber Suche bei Übersetzung.