16. 當記憶體中執行的程序數目愈多，而 CPU 的使用率卻不增反降，通常是發生了下列何種現象？
(A)需求分頁(demand paging)
(B)碎片化(fragmentation)
(C)分頁錯誤(page fault)
(D)輾轉現象(thrashing)。

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統計： A(3), B(13), C(6), D(27), E(0) #3435245

詳解 (共 2 筆)

#6436632

(A) 需求分頁是指只有在需要時才將分頁載入記憶體，並不會直接導致CPU使用率下降。

(B) 碎片化是指記憶體空間分配不連續，雖然會影響效率，但不會讓CPU使用率大幅下降。

(C) 分頁錯誤是指存取的頁尚未在記憶體中，需要載入，若發生頻率不高，不會明顯影響CPU使用率。

(D) 輾轉現象（thrashing）是指系統花太多時間在分頁交換（page in/page out）上，導致CPU大部分時間在等待，無法有效執行程式，造成CPU使用率反而下降。這種情況通常發生於同時執行過多程序，記憶體嚴重不足時。

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#6410521

當記憶體中執行的程序數目過多，導致所有程序的總工作集 (Working Set) 大於實際可用的物理記憶體時，系統會頻繁地發生分頁錯誤 (page fault)。為了處理這些分頁錯誤，作業系統需要不斷地將記憶體中的頁面換出到磁碟，再將需要的頁面從磁碟換入。

這種頻繁的頁面交換操作佔用了大量的 CPU 時間和 I/O 資源，使得 CPU 實際上執行有效計算的時間減少，大部分時間都花費在等待磁碟 I/O 上。結果就是，雖然程序數目增加了，但 CPU 的使用率反而顯著下降，系統的整體吞吐量 (throughput) 也會大幅降低。

這種現象稱為 輾轉現象 (Thrashing)。

  • (A) 需求分頁 (demand paging) 是一種記憶體管理技術，它是導致頁面交換發生的機制，而不是現象本身。
  • (B) 碎片化 (fragmentation) 是指記憶體中出現許多不連續的小塊可用空間，它可能影響記憶體的分配效率，但不是導致 CPU 使用率因程序增多而下降的主要原因。
  • (C) 分頁錯誤 (page fault) 是指程序試圖訪問不在物理記憶體中的頁面，它是輾轉現象的原因之一，但輾轉現象是大量分頁錯誤導致的系統性能急劇下降的狀態。
  • (D) 輾轉現象 (thrashing) 正確描述了當系統因過度換頁而將大部分時間花費在處理頁面交換，導致 CPU 使用率不升反降的狀況。

因此，正確答案是 (D) 輾轉現象(thrashing)。

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