操作系統(tǒng)虛擬頁式管理實驗報告

實驗報告課程名稱計算機操作系統(tǒng)實驗名稱虛擬頁式管理班級學號姓名成績指導教師趙安科實驗日期2015年5月28日實驗題目：虛擬頁式管理實驗內容：模擬請求頁式存儲管理中硬件的地址轉換和缺頁中斷處理實驗要求：①設計一個地址轉換程序來模擬硬件的地址轉換和缺頁中斷。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，可以輸出轉換后的絕對地址來表示一條指令已執(zhí)行完成。當訪問的頁不在主存中時，則輸出“*頁號”來表示硬件產生了一次缺頁中斷。模擬地址轉換流程見圖1。②編制一個FIFO頁面調度程序；FIFO頁面調度算法總是先調出作業(yè)中最先進入主存中的哪一頁。因此可以用一個數(shù)組來表示（或構成）頁號隊列。數(shù)組中每個元素是該作業(yè)已在主存中的頁面號，假定分配給作業(yè)的頁架數(shù)為m，且該作業(yè)開始的m頁已裝入主存，則數(shù)組可由m個元素構成。P[0]，P[1]，P[2]，…，P[m-1]它們的初值為P[0]：=0，P[1]：=1，P[2]：=2，…，P[m-1]：=m-1用一指針K指示當要調入新頁時應調出的頁在數(shù)組中的位置，K的初值為“0”，當產生缺頁中斷后，操作系統(tǒng)總是選擇P[K]所指出的頁面調出，然后執(zhí)行：P[K]：=要裝入的新頁頁號K：=(k+1)modm在實驗中不必實際地啟動磁盤執(zhí)行調出一頁和裝入一頁的工作，而用輸出“OUT調出的頁號”和“IN要裝入的新頁頁號”來模擬一次調出和裝入過程，模擬程序的流程圖見附圖1。按流程控制過程如下：提示：輸入指令的頁號和頁內偏移和是否存指令，若d為-1則結束，否則進入流程控制過程，得P1和d，查表在主存時，絕對地址=P1×1024+d③假定主存中頁架大小為1024個字節(jié)，現(xiàn)有一個共7頁的作業(yè)，其副本已在磁盤上。系統(tǒng)為該作業(yè)分配了4個頁架，且該作業(yè)的第0頁至第3頁已裝入內存，其余3頁未裝入主存，該作業(yè)的頁表如下：頁號標志頁架號修改標志在磁盤上位置0150011118001221900133110021400022500023600121如果該作業(yè)依次執(zhí)行的指令序列如下表所示：操作頁號頁內地址操作頁號頁內地址+0070移位4053+1050+5023×2015存1037存3021取2078取0056+4001－6040存6084依次執(zhí)行上述指令調試你所設計的程序（僅模擬指令的執(zhí)行，不考慮序列中具體操作的執(zhí)行）。④為進一步考察程序的執(zhí)行，可自行確定若干組指令，運行程序，核對執(zhí)行結果。實驗步驟：（1）根據(jù)實驗要求考慮實驗中所用到的數(shù)據(jù)結構，對照頁表和指令表模擬指令執(zhí)行的順序，為編寫程序做準備。（2）上機編寫程序，定義數(shù)組c，用來存儲已在主存中的頁面，定義指針k，用來指向要調出的頁面，當指令不在時，調出頁面，調入進入頁面，同時指針加1，二位數(shù)組a，表示頁表的屬性，二維數(shù)組b,表示指令列表，根據(jù)頁面動態(tài)調入的過程中，修改對應的標志位，直到指令查詢查詢結束為止。（3）調試對應的程序，人工模擬指令的執(zhí)行過程，對比程序的實際運行結果，判斷程序是否有不足和錯誤之處。（4）總結實驗不足之處，理解掌握FIFO指令的動態(tài)執(zhí)行過程，為以后更深入的理解計算機操作系統(tǒng)打下基礎。程序中所用數(shù)據(jù)結構及說明：實驗中定義了一個一維整形數(shù)組c[4],用來存儲已在主存中的頁面號，同時定義指針k（初始為0），用來指向要調出的頁面，當查詢的指令不在時，調出對應的頁面，調入需要進入的頁面，同時指針加1，指向下一個要調出的頁面，由于主存只分配4個頁架，所以當k=4時，指針k需重新置0。定義二維數(shù)組a[7][5]用來表示頁表中7條指令的狀態(tài)，頁面動態(tài)調入的過程中修改對應的標志位，二維數(shù)組b[12][3]用來表示指令列表（頁面走向），若是存指令，修改對應的標志位，若不是存指令，則不變，直到查詢結束為止。其中s為需要輸入查詢的指令號，須在while循環(huán)中不斷的輸入查詢。程序清單及描述：#include<iostream.h>intmain(void){ intc[4]={0,1,2,3};//已存入主存中的頁號，用數(shù)組表示 intf=1;//f為標記，判斷是否在主存中 ints;//輸入指令號 inta[7][5]={{0,1,5,0,011},{1,1,8,0,012},{2,1,9,0,013},{3,1,1,0,021},{4,0,-1,0,022},{5,0,-1,0,023},{6,0,-1,0,121}};//頁表 intb[12][3]={{0,0,70},{0,1,50},{0,2,15},{1,3,21},{0,0,56},{0,6,40},{0,4,53},{0,5,23},{1,1,37},{0,2,78},{0,4,1},{1,6,84}};//頁面走向 cout<<"指令列表"<<endl; cout<<"指令號"<<"操作"<<"頁號"<<"頁內地址"<<endl; cout<<"1"<<"0"<<"0"<<"70"<<endl; cout<<"2"<<"0"<<"1"<<"50"<<endl; cout<<"3"<<"0"<<"2"<<"15"<<endl; cout<<"4"<<"1"<<"3"<<"21"<<endl; cout<<"5"<<"0"<<"0"<<"56"<<endl; cout<<"6"<<"0"<<"6"<<"40"<<endl; cout<<"7"<<"0"<<"4"<<"53"<<endl; cout<<"8"<<"0"<<"5"<<"23"<<endl; cout<<"9"<<"1"<<"1"<<"37"<<endl; cout<<"10"<<"0"<<"2"<<"78"<<endl; cout<<"11"<<"0"<<"4"<<"1"<<endl; cout<<"12"<<"1"<<"6"<<"84"<<endl<<endl<<endl; inti,j,k=0; while(1)//循環(huán)查詢指令號 { cout<<"請輸入指令號："; cin>>s; for(i=0;i<12;i++) { for(j=0;j<4;j++) { if(i+1==s) { if(b[i][1]==c[j])//在主存中 { cout<<b[i][1]<<"頁存在"<<""<<"絕對地址="<<a[b[i][1]][2]*1024+b[i][2]<<endl;f=0; if(b[i][0]==1)//存指令 { a[b[i][1]][3]=1;//修改標志 } break; } } f=1; } if(!f)//在主存，跳過循環(huán) { continue; } else//不在主存中 { if(s==i+1) { cout<<"*"<<b[i][1]<<endl;//缺頁 cout<<"OUT"<<""<<c[k]<<""<<"IN"<<""<<b[i][1]<<endl;//調出頁面，調入頁面 a[c[k]][1]=0; a[b[i][1]][2]=a[c[k]][2]; a[b[i][1]][1]=1;//修改標志置1，在主存中 c[k]=b[i][1];//修改數(shù)組元素 k++;//修改指針 if(b[i][0]==1)//存指令 { a[b[i][1]][3]=1;//修改標志 } if(k==4)//指針重置0 { k=0; } } } } } return0;}執(zhí)行結果：說明：為方便查閱指令列表，截圖輸出12條指令的列表，然后根據(jù)實際查詢的需要，輸入指令號便可知查詢指令是否在主存中，若存在，輸出絕對地址，若不存在，輸出調出（OUT）的頁面號和調入（IN）的頁面號。結果分析：對比實驗運行結果，指令列表的走向（FIFO）與人工分析的一致，在主存中，輸出絕對地址，不在主存中，輸出調出的頁面號和調入的頁面號，程序結果正確，實驗基本達到預期的目標?？偨Y與體會：本次實驗的過程中，由于前期理論的不足、專業(yè)知識不足，和數(shù)據(jù)結構的不熟悉，在前期編寫程序的過程中，沒有任何的條理和順序，只是需要什么就要什么，程序邏輯上很混亂，指令的執(zhí)行順序一直有問題，一直調不出來錯在哪，后期對