模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断

1、精选文档 可编辑 合肥学院 计算机科学与技术系 实验报告 20112012学年第一学期 操作系统原理 模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产 生缺页中断 10计本（2 ）班 课程 课程设计名称 学生姓名 学号 专业班级 指导教师 2011年11月 1. 实验目的： 通过实验模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断帮助理解在分页 式存储管理中怎样虚拟存储器。 2. 实验内容： 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。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

2、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x块长+单元号 计算出欲访问的主存单元地址。如果块长为2的幕次，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，由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。 3. 实验步骤： 任务分析： （1）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，应说明哪些页已在主存， 哪些页尚未装入主存，页表的格式为

3、： 页号 标志 主存块号 在磁盘上的位置 其中，标志-用来表示对应页是否已经装入主存，标志位=1 ,则表示该页已经在主存，标 志位=0，则表示该页尚未装入主存。 主存块号-用来表示已经装入主存的页所占的块号。 在磁盘上的位置-用来指出作业副本的每一页被存放在磁盘上的位置。 (2)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X块长+单元号 计算出欲访问的主存单元地址。如果块长为2的幕次，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

4、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，由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。 (30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。 (4)假定主存的每块长度为 128个字节；现有一个共七页的作业，其中第 0页至第3页已经 装入主存，其余三页尚未装入主存；该作业的页表为： (1 )概要设计： 定义页表结构体typedef struct 页

5、号、标志、主存块号、在磁盘存储位置 table 用以存放页表的数据结构信息， 定义一个操作表数据结构 typedef struct 操作、页号、单元号 list; 用以存放输入的操作指令， 当输入操作指令时， 通过操作表中的页号访问页表， 查看页表的 标志位flag是否为1，若flag= 1 ,则表示在内存通过绝对地址=块号x块长+单元号 模拟 出硬件的地址转换工作，若 flag=0 ，则表示不再内存，产生一次缺页中断输出“ * 该页页 号”，表示产生了一次缺页中断。 主函数 main() 用以实现指令的输出和地址的转换工作。 (2) 流程图如下： (3) 详细设计： typedef stru

6、ct / 页表定义 int page num; / 页号 int flag; / 标志 int block;/主存块号 int locatio n; 磁盘上的位置 table;存储页表信息 typedef struct / 操作表定义 char ope10;/ 操作 int pagenum;/ 页号 int address;/ 单元号 list; table p17= 0,1,5,11,1,1,8,12,2,1,9,13, 3,1,1,21,4,0,NULL,22,5,0,NULL,23,6,0,NULL,121 ; 模拟输入页表信息，期中 0,1,2,3, 表示存入内存， 4,5,6, 表示

7、未装入内存。 Main 主函数的实现如下 定义一个数组 p2N 用以存储输入的指令 用 for(i=0;iN;i+) 实现操作指令数循环 、 page=p2i.pagenum; flag=p1page.flag;/ 通过页号访问页表的标志位 if(flag=0 输出模拟转换的地址； else 页面超出； （4）调试分析: 程序只是实现简单的模拟地址转换工作，当缺页时也不做任何处理功能简单 （5 ）测试结果： 在内存输出模拟的地址: c：-DocuKents anil Se-tllngsA(L.inj-3Jt rartor|)ebu.g!lt2_ e: the Ope rat iny GDmni

8、andint, out, displaced Enter* t：he connand = ope =祥 pasrenanc- 2 Un itnuin= 15 mena.ddres：s =blo匚呂巳C12內亡1.5) i nena.ddres5= 116? Entel* the caniinand： pe = out pagrenane= 0 Unitnun= int flag; int block; int location;/ 页表定义 table; typedef struct / 操作表定义 char ope10; int pagenum; int address; list; tab

9、le p17= 0,1,5,11,1,1,8,12,2,1,9,13, 3,1,1,21,4,0,NULL,22,5,0,NULL,23,6,0,NULL,121 ; void main() list p2N; int i,page,flag, memaddress; printf(the Operating command has(+,-,*,int,out,displace)n); for(i=0;iN;i+) printf(Enter the command:nope= ); scanf(%s, printf(pagename= ); scanf(%d, printf(Unitnum= ); scanf(%d, page=p2i.pagenum; flag=p1page.flag; if(flag=0 else if(p2i.pagenum7) memaddress=p1page.block*size+p2i.addres