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
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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
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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:
? 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。
? 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
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见附图1。
按流程控制过程如下:
1 存指令,提示:输入指令的页号和页内偏移和是否存指令,若d为-1则结束,否则进,0 非存指令 ,
11入流程控制过程,得P和d,查表在主存时,绝对地址=P×1024+d ? 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 0 1 5 0 011 1 1 8 0 012 2 1 9 0 013 3 1 1 0 021 4 0 0 022 5 0 0 023 6 0 0 121 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 + 0 070 移位 4 053 + 1 050 + 5 023 × 2 015 存 1 037 存 3 021 取 2 078 取 0 056 + 4 001 , 6 040 存 6 084 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)。
? 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:
? 实验题目;
? 程序中所用的数据结构及说明;
? 源程序并附上必要的说明;
? 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
#include "stdio.h"
#define size 1024
struct plist
{
int number;
int flag;
int block;
int modify;
int location;
};
struct plist
p1[7]={{0,1,5,0,010},{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}};
struct ilist
{
char operation[10];
int pagenumber;
int address;
};
struct ilist p2[12]={{"+",0,70},{"+",1,50},{"*",2,15},{"存",3,21}, {"取",0,56},{"-",6,40},{"移位",4,53},{"+",5,23}, {"存",1,37},{"取",2,78},{"+",4,1},{"存",6,84}};
main()
{
int
i,lpage,pflage,replacedpage,pmodify;//////////////////////////////////////////////////
/////////////////////////////////
int p[4]={0,1,2,3};
int k=0;
int m=4;
long memaddress;
printf("\n 操作 \t 页号 \t页内地址 标志 绝对地址 修改页号 页架号
绝对地址\n");
for(i=0;i<12;i++)
{
lpage=p2[i].pagenumber;
pflage=p1[lpage].flag;
if(pflage==0)
{
replacedpage=p[k];
pmodify=p1[replacedpage].modify;
p[k]=lpage;
k=(k+1)%m;
p1[lpage].flag=1;//标志位改为1
p1[lpage].block=p1[replacedpage].block;
p1[replacedpage].block=-1;
p1[replacedpage].flag=0;
p1[replacedpage].modify=0;
}
memaddress=p1[lpage].block*size+p2[i].address;
if(p2[i].operation=="save")
p1[lpage].modify=1;
printf(" %s\t",p2[i].operation);
printf(" %d\t",p2[i].pagenumber);
printf(" %d\t",p2[i].address);
printf(" %d\t",pflage);
if(pflage==1)
printf(" %d\t",memaddress);
else
printf(" *%d\t",p2[i].pagenumber);
if(pflage==1)
printf(" \t");
else
printf(" %d->%d\t",p2[i].pagenumber,replacedpage);
printf(" %d\t",p1[lpage].block);
printf(" %d\t",memaddress);
printf("\n");
}
}