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”表示修改过，否则为“0”表示未修改过。页表格式如下：页号标志页架号修改标志在磁盘上位置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)modm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01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P1和d，查表在主存时，绝对地址=P1×1024+d③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页未装入主存，该作业的页表如下：页号标志页架号修改标志在磁盘上位置0150011118001221900133110021400022500023600121如果该作业依次执行的指令序列如下表所示：操作页号页内地址操作页号页内地址+0070移位4053+1050+5023×2015存1037存3021取2078取0056+4001－6040存6084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：#includeiostream#includeiomanip#includelistusingnamespacestd;charuseSign[12][5]={{'+'},{'-'},{'*'},{存},{取},{'-'},{移位},{'+'},{存},{取},{'+'},{存}};intPageAddress[12]={70,50,15,21,56,40,53,23,37,78,01,84};intPageNum[12]={0,1,2,3,0,6,4,5,1,2,4,6};intS_Station;intpPageNum[7];//页号pPageintpSign[7];intpStool[7];//页架号intpModify[7];//修改标志intpStation[7];//磁盘位置staticintz=0;voidStore(){for(inti=0;i7;i++){if(i4){pSign[i]=1;}elsepSign[i]=0;pPageNum[i]=i;pModify[i]=0;}intp1=1,p2=2,p3=3;for(i=0;i7;i++){if(i3){pStation[i]=p1;p1++;}elseif(i6){pStation[i]=p2;p2++;}elsepStation[i]=p3;}pStool[0]=5;pStool[1]=8;pStool[2]=9;pStool[3]=1;}voidCShow(){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;coutendl;}voidFind(){intm_Pagenum;intm_Station;intY_Station;//绝对地址intm_Stool;cout输入页号及页内地址查询操作：;cinm_Pagenumm_Station;CShow();inti,j=0;//stringm_Modify;for(i=0;i12;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;}}coutuseSign[i];coutm_Pagenum;coutm_Station;coutpSign[m_Pagenum];if(Y_Station!=m_Station){coutY_Station;cout;coutpStool[m_Pagenum];coutY_Stationendl;}else{cout*m_Pagenum;for(j=z;j7;j++){if(pSign[j]==1){z++;break;}}coutm_Pagenum-j;pStool[m_Pagenum]=pStool[j];pSign[j]=0;pStool[j]=0;coutpStool[m_Pagenum];coutpStool[m_Pagenum]*1024+m_Stationendl;}}intmain(void){Store();charjudge='Y';while(judge=='Y'){Find();cout是否继续输入？Y=是N=否endl;cinjudge;}return0;}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。