虚拟存储器管理实验报告(共10页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上防灾科技学院实验报告系别灾害信息工程系专业班级学号学生姓名郑平贞实验日期2011-12-8成绩课程名称计算机操作系统实验题目虚拟存储器管理实验记录实验目的：1 理解虚拟存储器的概念2 掌握分页式存储管理地址转换和缺页中断实验环境：Windows XP VC+6.0实验内容：1 模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断2 用先进先出页面调度算法处理缺页中断实验过程：1.实验设计（1）模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。分页式虚拟存储系统是把作业信息的副本存放在磁盘上，当作业被选中时，可把作业的开始几页先装入主存且启动执行。为此，在为作业建立页表时，

2、应说明哪些页已在主存，哪些页尚未装入主存。作业执行时，指令中的逻辑地址指出了参加运算的操作存放的页号和单元号，硬件的地址转换机构按页号查页表，若该页对应标志为“1”，则表示该页已在主存，这时根据关系式“绝对地址=块号块长+单元号”计算出欲访问的主存单元地址。如果块长为2 的幂次，则可把块号作为高地址部分，把单元号作为低地址部分，两者拼接而成绝对地址。若访问的页对应标志为“0”，则表示该页不在主存，这时硬件发“缺页中断”信号，有操作系统按该页在磁盘上的位置，把该页信息从磁盘读出装入主存后再重新执行这条指令。设计一个“地址转换”程序来模拟硬件的地址转换工作。当访问的页在主存时，则形成绝对地址，但不

3、去模拟指令的执行，而用输出转换后的地址来代替一条指令的执行。当访问的页不在主存时，则输出“* 该页页号”，表示产生了一次缺页中断。（2）用先进先出（FIFO）页面调度算法处理缺页中断。FIFO 页面调度算法总是淘汰该作业中最先进入主存的那一页，因此可以用一个数组来表示该作业已在主存的页面。假定作业被选中时，把开始的m 个页面装入主存，则数组的元素可定为m 个。2.程序代码：(1) 模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。#include #include #define SizeOfPage 100#define SizeOfBlock 128#define M 4struct in

4、fo/页表bool flag; /标志long block;/块号long disk;/在磁盘上的位置bool dirty;/修改标志pagelistSizeOfPage;long po;/队列标记long PM;void init_ex1()memset(pagelist,0,sizeof(pagelist);pagelist0.flag=1;pagelist0.block=5;pagelist0.disk=011;pagelist1.flag=1;pagelist1.block=8;pagelist1.disk=012;pagelist2.flag=1;pagelist2.block=9;

5、pagelist2.disk=013;pagelist3.flag=1;pagelist3.block=1;pagelist3.disk=021;void work_ex1()bool stop=0;long p,q;char s128;doprintf(请输入指令的页号和单元号：n);if (scanf(%ld%ld,&p,&q)!=2)scanf(%s,s);if (strcmp(s,exit)=0)stop=1;elseif (pagelistp.flag)printf(绝对地址=%ldn,pagelistp.block*SizeOfBlock+q);elseprintf(* %ldn,

6、p);while (!stop);void init_ex2()po=0;P0=0;P1=1;P2=2;P3=3;memset(pagelist,0,sizeof(pagelist);pagelist0.flag=1;pagelist0.block=5;pagelist0.disk=011;pagelist1.flag=1;pagelist1.block=8;pagelist1.disk=012;pagelist2.flag=1;pagelist2.block=9;pagelist2.disk=013;pagelist3.flag=1;pagelist3.block=1;pagelist3.d

7、isk=021;void work_ex2()long p,q,i;char s100;bool stop=0;doprintf(请输入指令的页号、单元号，以及是否为存指令：n);if (scanf(%ld%ld,&p,&q)!=2)scanf(%s,s);if (strcmp(s,exit)=0)stop=1;elsescanf(%s,s);if (pagelistp.flag)printf(绝对地址=%ldn,pagelistp.block*SizeOfBlock+q);if (s0=Y | s0=y)pagelistp.dirty=1;elseif (pagelistPpo.dirty)

8、/将更新后的内容写回外存pagelistPpo.dirty=0;pagelistPpo.flag=0;printf(out %ldn,Ppo);printf(in %ldn,p);pagelistp.block=pagelistPpo.block;pagelistp.flag=1;Ppo=p;po=(po+1)%M;while (!stop);printf(数组P 的值为：n);for (i=0;iM;i+)printf(P%ld=%ldn,i,Pi);void select()long se;char s128;doprintf(请选择题号(1/2):);if (scanf(%ld,&se)

9、!=1)scanf(%s,s);if (strcmp(s,exit)=0)return;elseif (se=1)init_ex1();work_ex1();if (se=2)init_ex2();work_ex2();while (1);int main()select();return 0;(2) 用先进先出（FIFO）页面调度算法处理缺页中断。#include #include #include /页表用数组模拟，在实验中页表数据结构定义为： #define N 32 /实验中假定的页表长度，页表的长度实际上是由系统按照作业长度决定的 #define M 4 /实验中用，用固定局部置换算

10、法给每个进程分配的主存物理块数 struct int lnumber; /页号 int flag; /表示该页是否在主存，1表示在主存，0表示不在主存 int pnumber; /该页所在主存块的块号 int write; /该页是否被修改过，1表示修改过，0表示没有修改过 int dnumber; /该页存放在磁盘上的位置，即磁盘块号 pageN; /页表定义 int pM; /用数组模拟FIFO算法中的队列(使用循环队列) int head; void initial(void); /初始化 int do_mmap(int); /模拟地址转换 void do_page_fault(int)

11、; /缺页中断处理程序 void run_first_instructon(int); /执行进程的第一条指令 void run_a_instruction(int); /CPU执行一条指令 void print_page_and_fifoqueue(void); /输出页表和FIFO队列 main() int laddress, paddress; /逻辑地址，物理地址 int lnumber, ad, pnumber; /页号，页内地址和物理块号 initial(); /手工初始化页表 print_page_and_fifoqueue(); /输出页表和FIFO队列 run_first_i

12、nstructon(0x0000); /运行进程的第一条指令的地址 /输入下一条指令的地址 cout输入下一条指令的逻辑地址(032767)(-1 to end)laddress; while(laddress32767) /输入正确性检测 coutEnter ERORR! 请重新输入下一条指令的逻辑地址(032767)(-1 to end)laddress; while(laddress!=-1) /还有指令要执行 lnumber=laddress10; /取逻辑地址的页号lnumber if(pagelnumber.flag=1) /指令所在的页面已装入在内存中 paddress=do_m

13、map(laddress); /形成物理地址 coutpaddress输出转换后的物理地址endl; run_a_instruction(paddress); /CPU根据得到的物理地址去执行指令 cout此指令执行是否修改所在页面lnumber=lnumberchange; if(tolower(change)=y) pagelnumber.write=1; /若页面要已修改，则将此页面修改位置1 print_page_and_fifoqueue(); else /缺页中断 coutlnumber输出该页的页号表示硬件产生缺页中断endl; do_page_fault(lnumber); /

14、直接转去缺页中断处理 continue; /本循环结束，重新执行指令 coutladdress; while(laddress32767) /输入正确性检测 coutEnter ERORR! 请重新输入下一条指令的逻辑地址(032767)(-1 to end)laddress; cout祝贺，进程运行结束!endl; system(PAUSE); return 0; /手工初始化页表和pM队列 void initial(void) int i; for(i=0; i=31; i+) pagei.lnumber=i; if(i=M-1) /预装入算法初始化页表的前四项 cout输入页号为 ipa

15、gei.pnumber; pagei.flag=1; /存在标志置1 /初始化FIFO的队列 head=0; for(i=0; i=M-1; i+) pi=i; /输出页表和FIFO队列 void print_page_and_fifoqueue(void) int i; coutPrint the page table.n; coutsetw(10)lnumbersetw(9)flagsetw(10)pnumber setw(10)writesetw(10)dnumberendl; for(i=0; i=N-1; i+) coutsetw(7)pagei.lnumbersetw(10)pag

16、ei.flagsetw(10)pagei.pnumber setw(10)pagei.writesetw(10)pagei.dnumberendl; coutPrint the FIFO queue.n; coutsetw(10)NOsetw(40)page(已在主存的页号lnumber)n; couthead=headendl; for(i=0; i=M-1;i+) coutsetw(10)isetw(15)pi10; /取逻辑地址的页号lnumber ad=laddress&0x3ff; /页内地址 pnumber=pagelnumber.pnumber; /从页表中取得块号pnumber

17、 paddress=pnumber10|ad; return paddress; /CPU执行一条指令，输出物理地址表示指令执行完成 void run_a_instruction(int paddress) coutpaddress 输出物理地址表示指令执行完成10; /取逻辑地址的页号 if(pagelnumber.flag=1) /由于式预装入方式，所以第一条指令所在的页面肯定在内存中 paddress=do_mmap(laddress); /形成物理地址 coutpaddress输出转换后的物理地址endl; run_a_instruction(paddress); cout此指令执行(

18、0x0000)是否修改所在页面lnumber=lnumberchange; if(tolower(change)=y) /若指令执行完时修改了页面，则置write标志位位1 pagelnumber.write=1; print_page_and_fifoqueue(); cout*第一条指令执行完成(地址为0x0000)*endl; /页面写回磁盘 void write_to_harddisk(int j) coutj输出已修改的淘汰的页号表示该页写回了磁盘endl; /缺页中断处理程序 void do_page_fault(int lnumber) int j; /j是选择淘汰的页 j=ph

19、ead; phead=lnumber; /lnumber是新装入的页号 head=(head+1)%M; /若淘汰出主存的页j已修改，则写会磁盘 if(pagej.write=1) write_to_harddisk(j); /页j写回磁盘 /修改页表 pagej.flag=0; /页表中第j页的存在标志为0 pagelnumber.flag=1; /页表第lnumber的存在标志为1 pagelnumber.write=0; /页表第lnumber的修改标志为0 pagelnumber.pnumber=pagej.pnumber; /第拉怒目布尔页的主存块号为第j页原主存块号 coutlnu

20、mber输出该页表示该页调入了主存endl; cout按任意键将查看“页面置换”之后的页表pageN和FIFO队列信息endl; system(PAUSE); print_page_and_fifoqueue(); 3.实验结果（1）模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。输入要分配的物理块数、页面总数、页面序列号（2）FIFO算法的实现FIFO算法的实现4.实验分析 系统的不足包括健壮性尚不够好，界面比较简单，对页表的初始化需要修改程序。经验体会：注意体会算法的精神，程序前后逻辑要一致。注意测试时数据的全面性。实验总结： 编程不用太复杂，实用就行。实验地点机房305指导教师陈新房专心-专注-专业