操作系統(tǒng)實驗五虛擬存儲器管理.doc

_操作系統(tǒng)實驗實驗五 虛擬存儲器管理學號 1115102015 姓名 方茹 班級 11電子A 華僑大學電子工程系實驗五 虛擬存儲器管理實驗?zāi)康?1、 理解虛擬存儲器概念。2、 掌握分頁式存儲管理地址轉(zhuǎn)換盒缺頁中斷。 實驗內(nèi)容與基本要求1、 模擬分頁式存儲管理中硬件的地址轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生缺頁中斷。 分頁式虛擬存儲系統(tǒng)是把作業(yè)信息的副本存放在磁盤上，當作業(yè)被選中時，可把作業(yè)的開始幾頁先裝入主存且啟動執(zhí)行。為此，在為作業(yè)建立頁表時，應(yīng)說明哪些頁已在主存，哪些頁尚未裝入主存。作業(yè)執(zhí)行時，指令中的邏輯地址指出了參加運算的操作存放的頁號和單元號，硬件的地址轉(zhuǎn)換機構(gòu)按頁號查頁表，若該頁對應(yīng)標志為“1”，則表示該頁已在主存，這時根據(jù)關(guān)系式“絕對地址=塊號塊長+單元號”計算出欲訪問的主存單元地址。如果塊長為2的冪次，則可把塊號作為高地址部分，把單元號作為低地址部分，兩者拼接而成絕對地址。若訪問的頁對應(yīng)標志為“0”，則表示該頁不在主存，這時硬件發(fā)“缺頁中斷”信號，有操作系統(tǒng)按該頁在磁盤上的位置，把該頁信息從磁盤讀出裝入主存后再重新執(zhí)行這條指令。設(shè)計一個“地址轉(zhuǎn)換”程序來模擬硬件的地址轉(zhuǎn)換工作。當訪問的頁在主存時，則形成絕對地址，但不去模擬指令的執(zhí)行，而用輸出轉(zhuǎn)換后的地址來代替一條指令的執(zhí)行。當訪問的頁不在主存時，則輸出“*該頁頁號”，表示產(chǎn)生了一次缺頁中斷。2、 用先進先出頁面調(diào)度算法處理缺頁中斷。 FIFO頁面調(diào)度算法總是淘汰該作業(yè)中最先進入主存的那一頁，因此可以用一個數(shù)組來表示該作業(yè)已在主存的頁面。假定作業(yè)被選中時，把開始的m個頁面裝入主存，則數(shù)組的元素可定為m個。實驗報告內(nèi)容 1、 分頁式存儲管理和先進先出頁面調(diào)度算法原理。 分頁式存儲管理的基本思想是把內(nèi)存空間分成大小相等、位置固定的若干個小分區(qū)，每個小分區(qū)稱為一個存儲塊，簡稱塊，并依次編號為0，1，2，3,，n塊，每個存儲塊的大小由不同的系統(tǒng)決定，一般為2的n次冪，如1KB，2KB，4KB等，一般不超過4KB。而把用戶的邏輯地址空間分成與存儲塊大小相等的若干頁，依次為0，1，2，3，m頁。當作業(yè)提出存儲分配請求時，系統(tǒng)首先根據(jù)存儲塊大小把作業(yè)分成若干頁。每一頁可存儲在內(nèi)存的任意一個空白塊內(nèi)。此時，只要建立起程序的邏輯頁和內(nèi)存的存儲塊之間的對應(yīng)關(guān)系，借助動態(tài)地址重定位技術(shù)，原本連續(xù)的用戶作業(yè)在分散的不連續(xù)存儲塊中，就能夠正常投入運行。 先進先出頁面調(diào)度算法根據(jù)頁面進入內(nèi)存的時間先后選擇淘汰頁面，先進入內(nèi)存的頁面先淘汰，后進入內(nèi)存的后淘汰。本算法實現(xiàn)時需要將頁面按進入內(nèi)存的時間先后組成一個隊列，每次調(diào)度隊首頁面予以淘汰。程序流程圖。1、地址轉(zhuǎn)換程序流程圖開始取一條指令取指令中訪問的頁號查頁表該頁標志=1？形成絕對地址輸出絕對地址輸出“*”頁號表示發(fā)生缺頁中斷有后續(xù)指令？結(jié)束取下一條指令YYNN2、FIFO頁面置換算法程序流程圖開始取一條指令取指令中訪問的頁號查頁表該頁標志=1？形成絕對地址是內(nèi)存指令？置該頁修改標志為1輸出絕對地址有后繼指令？取下一條指令結(jié)束當前頁是否被更新？將該頁更新標志置為0置換出當前頁輸出被置換出去的頁面顯示被調(diào)入的頁面設(shè)置被調(diào)入頁面的相關(guān)屬性修改頁表YYYYN（產(chǎn)生缺頁中斷）NNN模擬FIFO頁面調(diào)度模擬硬件地址 轉(zhuǎn) 換程序及其注釋#include#include#define SizeOfPage 100#define SizeOfBlock 128#define M 4/主存中放4個頁面struct info/頁表信息結(jié)構(gòu)體bool flag;/頁標志，1表示該頁已在主存，0表示該頁不在主存long block;/塊號long disk;/在磁盤上的位置bool dirty;/更新標志pagelistSizeOfPage;long po;/隊列標記long PM;/假設(shè)內(nèi)存中最多允許M個頁面void init_ex1()memset(pagelist,0,sizeof(pagelist);/內(nèi)存空間初始化/*分頁式虛擬存儲系統(tǒng)初始化*/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.disk=021;void work_ex1()/模擬分頁式存儲管理中硬件的地址轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生缺頁中斷過程bool stop=0;long p,q;/頁號，單元號char s128;/初始定義塊長do printf(請輸入指令的頁號和單元號:n);if(scanf(%ld%ld,&p,&q)!=2)scanf(%s,s);if(strcmp(s,exit)=0)/如果輸入的為“exit”那么就退出，進入重選頁面stop=1;elseif(pagelistp.flag)/如果該頁標志flag為1，說明該頁已在主存中 printf(絕對地址=%ldn,pagelistp.block*SizeOfBlock+q);/計算出絕對地址，絕對地址=塊號x塊長（默認128）+單元號elseprintf(*%ldn,p);/如果該頁標志flag為0，說明該頁不在主存，則產(chǎn)生了一次缺頁中斷while(!stop);void init_ex2()/*以下部分為先進先出（FIFO）頁面調(diào)度算法處理缺頁中斷的初始化，其中也包含了對于當前的存儲器內(nèi)容的初始化*/po=0;P0=0;P1=1;P2=2;P3=3;/對內(nèi)存中的4個頁面進行初始化，并且使目前排在第一位的為0memset(pagelist,0,sizeof(pagelist);/內(nèi)存空間初始化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.disk=021;void work_ex2()/模擬FIFO算法的工作過程long p,q,i;char s100;bool stop=0;doprintf(請輸入指令的頁號、單元號，以及是否為內(nèi)存指令:n);if(scanf(%ld%ld,&p,&q)!=2)scanf(%s,s);if(strcmp(s,exit)=0)/如果輸入的為“exit”就退出，進入重選界面stop=1;elsescanf(%s,s);if(pagelistp.flag)/如果該頁標志flag為1，說明該頁已在主存中printf(絕對地址=%ldn,pagelistp.block*SizeOfBlock+q);/計算絕對地址if(s0=Y|s0=y)/內(nèi)存指令pagelistp.dirty=1;/修改標志為1elseif(pagelistPpo.dirty)/當前的頁面被更新過，需把更新后的內(nèi)容寫回外存pagelistPpo.dirty=0;pagelistPpo.flag=0;/將flag置0，表明當前頁面已被置換出去printf(out%ldn,Ppo);/顯示根據(jù)FIFO算法被置換出去的頁面printf(in%ldn,p);/顯示根據(jù)FIFO算法被調(diào)入的頁面pagelistp.block=pagelistPpo.block;/塊號相同pagelistp.flag=1;/將當前頁面flag置1,表明已在主存中Ppo=p;/保存當前頁面所在的位置po=(po+1)%M;while(!stop);printf(數(shù)組P的值為:n);for(i=0;iM;i+)/循環(huán)輸入當前數(shù)組的數(shù)值，即當前在內(nèi)存中的頁面printf(P%ld=%ldn,i,Pi);void select()/選擇哪種方法進行l(wèi)ong se;char s128;do printf(請選擇題號(1/2):);if(scanf(%ld,&se)!=1)scanf(%s,&s);if(strcmp(s,exit)=0)/如果輸入為exit則退出整個程序return;else if(se=1)/如果se=1說明選擇的模擬分頁式存儲管理中硬件的地址轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生缺頁中斷init_ex1();/初始化work_ex1();/進行模擬if(se=2)/如果se=2說明選擇的是FIFO算法來實