Doğru cevap: E) Hazır kuyruğundan sıradaki çalışacak süreci seçmek

Sıradaki süreci seçmek CPU çizelgeleyicisinin işidir. Bellek yönetimi: boş/dolu takibi, tahsis ve geri alma, koruma, yer değiştirme (relocation) ve takas.

• Mantıksal (sanal) adres: CPU’nun ürettiği, sürecin kendi adres uzayındaki adres; her süreç 0’dan başlayan özel bir uzay görür.
• Fiziksel adres: Bellek biriminin gördüğü gerçek RAM adresi. Dönüşümü her erişimde donanım (MMU) yapar.
• Avantajlar: yalıtım ve koruma (süreç başkasının belleğini adresleyemez); yer değiştirme (program her çalıştırmada farklı fiziksel yere, hatta parçalı olarak yüklenebilir); fiziksel bellekten büyük adres uzayı (sanal bellek) ve paylaşım.
• Bedel: her erişimde çeviri gerekir (MMU, TLB donanımı), tablolar bellek kaplar ve İS karmaşıklaşır.

Doğru cevap: B) 35000, 41999, tuzak

MMU önce mantıksal < limit denetler, sonra tabanı ekler: 5000 → 35000; 11999 → 41999; 12000 ≥ 12000 → koruma hatası (tuzak), İS’ye geçilir. Geçerli adresler 0–11999’dur.

Doğru cevap: C) Yürütme zamanında, her erişimde donanımla (MMU)

Derleme ya da yükleme zamanında bağlanan adresler sabitlenir; süreç taşınınca geçersizleşir. Yürütme zamanı bağlamada her erişim o anki taban/tablo değerleriyle çevrilir; taşımak için yalnızca yazmaç ya da tablo güncellenir.

Doğru cevap: B) Sabit bölümleme; iç parçalanma

Sabit bölümlemede her süreç kendisine yeten bir bölüme konur; bölümün kullanılmayan kalanı başkasına verilemez (iç parçalanma). Ayrıca aynı anda çalışabilecek süreç sayısı bölüm sayısıyla sınırlıdır.

Yanlış. Süreç sonlandığında İS sürecin tüm adres uzayını (kod, veri, öbek, yığın sayfaları) ve açık dosyalarını geri alır. Sızıntı, çalışan uzun ömürlü süreçlerde sorundur. Ayrıca free belleği genellikle İS’ye değil, süreç içindeki ayırıcının boş listesine geri verir; çöp toplama ise İS’nin değil dil çalışma zamanının (JVM gibi) işidir.

(a) ⌈37 / 4⌉ = 10 sayfa = 40 KB ayrılır → son sayfada 3 KB iç parçalanma (ayrılmış ama kullanılmayan alan).

(b) Toplam boş alan 19 KB ≥ 12 KB, ama hiçbir delik tek başına 12 KB değil → istek karşılanamaz: dış parçalanma (boş alan bitişik değil). Çözüm: sıkıştırma ya da bitişik olmayan tahsis (sayfalama).

Yanlış. Yerleştirme algoritmaları (ilk, en iyi, en kötü uyan) değişken bölümlemede dış parçalanmayı etkiler; süreç tam istediği kadar alan aldığı için iç parçalanma zaten yoktur. En iyi uyan büyük delikleri korur ama kullanılamayacak kadar küçük artıklar üretme eğilimindedir.

Doğru. Her boş çerçeve herhangi bir sayfaya verilebildiği için bitişik alan gerekmez: dış parçalanma yoktur. Sürecin son sayfası genellikle tam dolmaz; süreç başına ortalama yarım sayfa iç parçalanma beklenir. Sayfa büyüdükçe bu israf artar.

Doğru cevap: B) Yalnızca yürütme zamanında (dinamik) yer değiştirme destekleniyorsa yapılabilir ve büyük miktarda bellek kopyalaması gerektirir.

Taşınan sürecin adresleri yeni konuma göre çevrilebilmelidir; bu ancak taban yazmacı ya da tablo ile çalışma zamanında bağlamada mümkündür. Bellek boyunca kopyalama pahalıdır ve sürerken süreçler durur. Sızıntıyla ilgisi yoktur.

En kötü uyan 380 KB’ı yerleştiremez: büyük delikleri parçalayıp en büyüğü 370’e düşürdü (toplam boş alan yeterli olsa da). Bu veride en iyi uyan, 600’lük deliği son isteğe kadar bütün tutar.

Doğru cevap: A) Her aramaya listenin başından değil, son yerleştirmenin yapıldığı yerden devam eder.

Sonraki uyan aramayı kaldığı yerden sürdürür; listenin başındaki küçük artıkların taranmasını önler ama benzetimlerde ilk uyandan biraz daha kötü parçalanma verir.

• Biteşlem (bitmap): Bellek sabit tahsis birimlerine bölünür; her birim için 1 bit (0 boş, 1 dolu). Alanı sabittir ve küçüktür. k birimlik yer aramak, art arda k sıfır aramak demektir: yavaş (doğrusal tarama). Serbest bırakma bitleri sıfırlamaktır; birleştirme kendiliğindendir. Birim küçüldükçe biteşlem büyür, büyüdükçe iç parçalanma artar.
• Bağlı liste: Her düğüm bir bölgeyi tutar (boş/dolu, başlangıç, uzunluk). Alanı bölge sayısıyla orantılıdır. İlk/en iyi uyan gibi algoritmalar listeyi tarar; boş bölgeler ayrı listede tutulursa arama hızlanır. Serbest bırakmada komşu boş düğümlerle birleştirme yapılmalıdır (adres sırası ve çift bağlantı kolaylaştırır).

Doğru cevap: B) 16 KB

Birim sayısı 2²⁹ / 2¹² = 2¹⁷ = 131072 bit → / 8 = 16 KB (belleğin yalnızca ≈ %0,003’ü). 1 KB birimde 2¹⁹ bit = 64 KB: biteşlem 4 kat büyür, buna karşılık birim başına iç parçalanma azalır.

Doğru cevap: B) 3 → 8; 4 → 13; 5 karşılanamaz

Sıfır dizileri: 2 (1 birim), 4–5 (2), 8–10 (3), 13–16 (4). 3 birim → 8 (8–10 dolar). 4 birim → 13 (13–16). 5 birim: toplam boş 10 birim olsa da hiçbir dizi 5 uzunlukta değil → karşılanamaz.

Doğru cevap: D) 2 azalır (üç düğüm tek boş düğüme dönüşür)

Boş – X – Boş üçlüsü tek bir boş bölge olur: üç düğüm yerine bir düğüm, yani liste 2 düğüm kısalır. Yalnız bir komşu boşsa 1 azalır, hiçbiri boş değilse X’in düğümü “boş” olarak işaretlenir ve sayı değişmez.

Bloklar: A 64, B 128, C 32, D 64 KB. İç parçalanma 19 + 28 + 12 + 4 = 63 KB.

B bırakılınca birleşme yok (kardeşi bölünmüş). C bırakılınca 96–128 ile birleşir → 64–128 (64 K). A bırakılınca 0–64 + 64–128 → 128, + 128–256 → 0–256 boş (256 K). Son durum: 0–256 boş, 256–320 D, 320–384 boş, 384–512 boş.

Doğru cevap: B) Hayır; birleşebilmek için aynı boyda ve birbirinin kardeşi olmaları gerekir. 96–128’in kardeşi 64–96’dır.

Kardeş, bölünmeden doğan eş bloktur: 32 K’lık 96–128’in kardeşi 64–96’dır; o bırakılınca 64–128 oluşur ve ancak o zaman 0–64 ile birleşip 0–128 olur. 96 K gibi 2’nin kuvveti olmayan bir blok buddy’de yoktur.

Doğru cevap: C) 15144

p = ⌊9000 / 2048⌋ = 4, d = 9000 − 4·2048 = 808. Fiziksel = 7·2048 + 808 = 15144. Konum değişmez; yalnızca sayfa numarası çerçeve numarasıyla değiştirilir.

(a) 4 KB = 2¹² → konum 12 bit, sayfa numarası 32 − 12 = 20 bit.

(b) Son 3 onaltılık hane konumdur: d = 0x7F4, p = 0x0003A = 58. Fiziksel = çerçeve ‖ konum = 0x1C27F4.

Doğru cevap: C) 2 MB

Sayfa sayısı 2³² / 2¹³ = 2¹⁹ = 524 288 girdi. Boyut 2¹⁹ × 4 B = 2²¹ B = 2 MB (100 süreçte 200 MB!). Sayfa boyutu yarıya inseydi (4 KB) tablo 4 MB olurdu.

2⁴⁸ / 2¹⁴ = 2³⁴ girdi × 8 B = 2³⁷ B = 128 GB — süreç başına, fiziksel bellekten büyük. Doğrusal tablo kullanılamaz.

• Çok seviyeli tablo (x86-64’te 4 ya da 5 seviye): yalnızca kullanılan bölgelerin alt tabloları oluşturulur.
• Karma ya da ters sayfa tablosu: boyut sanal uzayla değil kullanılan sayfa ya da fiziksel çerçeve sayısıyla orantılı.
• Büyük sayfalar (2 MB, 1 GB) girdi sayısını azaltır. Bedel: TLB ıskasında daha çok bellek erişimi.

(a) İkili: 0000 0001 01 | 00 0000 0010 | 1010 1001 1111 → PT1 = 5, PT2 = 2, konum = 0xA9F.

(b) Her alt tablo 1024 × 4 KB = 4 MB kapsar: alttaki 12 MB için 3, üstteki 4 MB için 1 alt tablo + 1 üst tablo = 5 tablo = 20 KB (doğrusal tablo 4 MB olurdu).

Doğru cevap: B) (a) 94 ns; (b) %97,5

(a) İsabet: 10 + 80 = 90 ns; ıska: 10 + 80 (tablo) + 80 (veri) = 170 ns. EES = 0,95·90 + 0,05·170 = 94 ns.

(b) 90α + 170(1 − α) ≤ 92 → 170 − 80α ≤ 92 → α ≥ 0,975 (%97,5).

Doğru cevap: B) Çeviri TLB’de yoktur; sayfa tablosuna bakılmalıdır. Sayfa bellekte olabilir de olmayabilir de.

TLB yalnızca son kullanılan çevirilerin önbelleğidir. Iskada tablo yürünür; girdi geçerliyse çeviri TLB’ye yüklenip erişim sürer. Sayfa hatası ancak tablodaki girdi “bellekte değil” derse oluşur.

Doğru cevap: E) Girdinin ait olduğu sanal sayfa numarası

Doğrusal tabloda sanal sayfa numarası tablonun indisidir; girdide ayrıca tutulmaz. (Ters ve karma tablolarda ise eşleşme için sanal sayfa numarası saklanır.) Tablo taban yazmacı da girdide değil, CPU’da (ör. x86 CR3) tutulur.

Doğru cevap: B) Adres uzayı tanımlayıcısı (ASID; x86’da PCID)

Her TLB girdisine sürecin ASID’si eklenir; donanım yalnızca o anki ASID ile eşleşen girdileri kullanır. Böylece farklı süreçlerin çevirileri TLB’de birlikte durabilir ve geçişten sonra TLB soğuk başlamaz.

Doğru cevap: B) Sistemde fiziksel çerçeve başına bir girdi vardır; girdi (süreç kimliği, sanal sayfa) çiftini tutar.

Tablo boyutu fiziksel bellekle orantılıdır, süreç sayısından bağımsızdır. Bedeli: aramada tüm tablo taranmasın diye karma tablo gerekir ve bir çerçeveyi birden çok sanal adrese eşlemek (paylaşım) zorlaşır.

Doğru cevap: B) 1830, tuzak, 5099, tuzak

Konum < limit ise fiziksel = taban + konum, değilse tuzak: (0, 430) → 1830; (1, 310): 310 ≥ 300 → tuzak; (2, 999) → 5099; (3, 500): 500 ≥ 500 → tuzak (geçerli konumlar 0–499).

Doğru cevap: B) Kesimleme programın mantıksal bölümlerini (kod, veri, yığın) değişken boylu birimlerle ifade eder ve dış parçalanmaya açıktır; sayfalama sabit boylu birimler kullanır ve iç parçalanma bırakır.

Kesimler programcının gördüğü mantıksal birimlerdir; ayrı koruma ve paylaşım kolaydır ama değişken boy dış parçalanma getirir. Sayfalama programcıya görünmez, sabit boylu çerçevelerle dış parçalanmayı yok eder. x86’nın eski modeli ikisini birleştirir; günümüzde düz model + sayfalama yaygındır.

• Statik (.a, .lib): Kütüphane kodu bağlama sırasında yürütülebilir dosyanın içine kopyalanır. Dosya büyür; her program kendi kopyasını belleğe yükler; çalışmak için dış dosyaya ihtiyaç duymaz.
• Paylaşımlı (.so, .dll): Yürütülebilir dosya yalnızca başvuru taşır; kütüphane yükleme ya da çalışma zamanında bağlanır (ör. PLT/GOT ile tembel bağlama).
• Avantajlar: salt okunur kodun bellekte tek kopyası birçok süreçte paylaşılır (bellek ve disk tasarrufu); kütüphane güncellenince programlar yeniden derlenmeden yamayı alır.
• Risk: sürüm uyumsuzluğu (“DLL cehennemi”), kütüphane eksikse program açılmaz; ilk çağrılarda küçük bir bağlama gecikmesi.

Doğru cevap: B) Dinamik yükleme

Dinamik yüklemede yordam ihtiyaç anında yüklenir; kullanılmayan kod hiç bellek tüketmez. İS’den özel destek gerektirmez, program tasarımıyla yapılır; dinamik bağlama ise kütüphane başvurularının çalışma zamanında çözülmesidir.