模拟请求页式存储管理中硬件的地址转换和缺页中断,并用先进先出调度算法(FIFO)处理缺页中断

实验报告

课程名称操作系统原理实验名称虚拟页式管理

姓名学号专业班级网络

实验日期成绩指导教师赵安科

（①实验目的②实验原理③主要仪器设备④实验内容与步骤⑤实验数据记录与处理⑥实验结果与分析⑦问题建议）

实验二模拟请求页式存储管理中硬件的地址转换和缺页中断，并用先进先出调度算法（FIFO）处理缺页中断

1．内容：模拟请求页式存储管理中硬件的地址转换和缺页中断处理

2．思想：

装入新页置换旧页时，若旧页在执行中没有被修改过，则不必将该页重写磁盘。因此，页表中增加是否修改过的标志，执行“存”指令和“写”指令时将对应的修改标志置成“1”

3．要求及方法：

①设计一个地址转换程序来模拟硬件的地址转换和缺页中断。当访问的页在主存时则形成绝对地址，但不去模拟指令的执行，可以输出转换后的绝对地址来表示一条指令已执行完成。当访问的页不在主存中时，则输出“*页号”来表示硬件产生了一次缺页中断。模拟地址转换流程见图1。

②编制一个FIFO页面调度程序；FIFO页面调度算法总是先调出作业中最先进入主存中的哪一页。因此可以用一个数组来表示（或构成）页号队列。数组中每个元素是该作业已在主存中的页面号，假定分配给作业的页架数为m，且该作业开始的m页已装入主存，则数组可由m个元素构成。

P[0]，P[1]，P[2]，…，P[m-1]

它们的初值为P[0]：=0，P[1]：=1，P[2]：=2，…，P[m-1]：=m-1

用一指针K指示当要调入新页时应调出的页在数组中的位置，K的初值为“0”，当产生缺页

中断后，操作系统总是选择P[K]所指出的页面调出，然后执行：

P[K]：=要装入的新页页号 K ：=(k+1)mod m

在实验中不必实际地启动磁盘执行调出一页和装入一页的工作，而用输出“OUT 调出的页号”和“IN 要装入的新页页号”来模拟一次调出和装入过程，模拟程序的流程图见附图1。

按流程控制过程如下：

提示：输入指令的页号和页内偏移和是否存指令??

?

0 1非存指令存指令，若d 为-1则结束，否则进

入流程控制过程，得P 1

和d ，查表在主存时，绝对地址=P 1

×1024+d

③ 假定主存中页架大小为1024个字节，现有一个共7页的作业，其副本已在磁盘上。系统为该作业分配了4个页架，且该作业的第0页至第3页已装入内存，其余3页未装入主

依次执行上述指令调试你所设计的程序（仅模拟指令的执行，不考虑序列中具体操作的执行）。

④ 为进一步考察程序的执行，可自行确定若干组指令，运行程序，核对执行结果。

4．书写实验报告：

①实验题目；

②程序中所用的数据结构及说明；

③源程序并附上必要的说明；

④按照指令的执行序列，打印输出结果：绝对地址或调出、调入的页号。

图1 模拟算法流程

代码：

#include

#include

#include

using namespace std;

char useSign[12][5]={{'+'},{'-'},{'*'},{"存"},{"取"},{'-'},{"移位"},{'+'},{"存"},{"取"},{'+'},{"存"}};

int PageAddress[12]={70,50,15,21,56,40,53,23,37,78,01,84};

int PageNum[12]={0,1,2,3,0,6,4,5,1,2,4,6};

int S_Station;

int pPageNum[7];//页号pPage

int pSign[7];

int pStool[7];//页架号

int pModify[7];//修改标志

int pStation[7];//磁盘位置

static int z=0;

void Store()

{

for(int i=0;i<7;i++)

{

if(i<4)

{

pSign[i]=1;

}

else

pSign[i]=0;

pPageNum[i]=i;

pModify[i]=0;

}

int p1=1,p2=2,p3=3;

for(i=0;i<7;i++)

{

if(i<3)

{

pStation[i]=p1;

p1++;

}

else

if(i<6)

{

pStation[i]=p2;

p2++;

}

else

pStation[i]=p3;

}

pStool[0]=5;

pStool[1]=8;

pStool[2]=9;

pStool[3]=1;

}

void CShow()

{

cout<<"操作 ";

cout<<"页号 ";

cout<<"页内地址 ";

cout<<"标志 ";

cout<<"绝对地址 ";

cout<<"修改页号 ";

cout<<"页架号 ";

cout<<"绝对地址";

cout<

}

void Find()

{

int m_Pagenum;

int m_Station;

int Y_Station;//绝对地址

int m_Stool;

cout<<"输入页号及页内地址查询操作：";

cin>>m_Pagenum>>m_Station;

CShow();

int i,j=0;

//string m_Modify;

for(i=0;i<12;i++)

{

if(PageAddress[i]==m_Station)

{

break;

}

}

Y_Station=pStool[m_Pagenum]*1024+m_Station; if(pSign[m_Pagenum]==1)

{

if(strcpy(useSign[i],"存")!=0)

{

pModify[m_Pagenum]=1;

}

}

cout<

cout<

cout<

cout<

if(Y_Station!=m_Station)

{

cout<

cout<<" ";

cout<

cout<

}

else

{

cout<<"*"<

for(j=z;j<7;j++)

{

if(pSign[j]==1)

{

z++;

break;

}

}

cout<"<

pStool[m_Pagenum]=pStool[j];

pSign[j]=0;

pStool[j]=0;

cout<

cout<

}

int main(void)

{

Store();

char judge='Y';

while(judge=='Y')

{

Find();

cout<<"是否继续输入？ Y = 是 N=否"<>judge;

}

return 0;

}

5．实验分析与总结

在实验过程中，遇到了一些问题但是在调试的过程中，会出现很多错误，有的自己可以解决，也有一些在老师的帮助下，解决了问题。不能说本次试验很完美，但是我从中得到了不少的收获，掌握了请求页式管理中硬件的地址转换和缺页中断的原理，同时理解了先进先出的调度算法。以后定会再接再厉了，多学些理论知识来指导实践。