实习五虚拟存储器实验报告

实习五虚假储藏器实验报告实习五虚假储藏器实验报告18/18实习五虚假储藏器实验报告实习五虚假储蓄器一、实习内容模拟分页式虚假储蓄管理中硬件的地点变换和缺页中止，以及选择页面调动算法办理缺页中止。二、实习目的在计算机系统中，为了提升主存利用率，常常把协助储蓄器（如磁盘）作为主储蓄器的扩大，使多道运转的作业的所有逻辑地点空间总和能够高出主存的绝对地点空间。用这种方法扩大的主储蓄器称为虚假储蓄器。经过本实习帮助同学理解在分页式储蓄管理中怎样实现虚假储蓄器。三、实习题目本实习有三个题，此中第一题必做，第二、第三题中可任选一个。第一题：模拟分页式储蓄管理中硬件的地点变换和产生缺页中止。[提示]：(1)分页式虚假储蓄系统是把作业信息的副本寄存在磁盘上，看作业被选中时，可把作业的开始几页先装入主存且启动履行。为此，在为作业成立页表时，应说明哪些页已在主存，哪些页还没有装入主存，页表的格式为：页号标记主存块号在磁盘上的地点此中，标记——用来表示对应页能否已经装入主存，标记位=1，则表示该页已经在主存，标记位=0，则表示该页还没有装入主存。主存块号——用来表示已经装入主存的页所占的块号。在磁盘上的地点——用来指出作业副本的每一页被寄存在磁盘上的地点。(2)作业履行时，指令中的逻辑地点指出了参加运算的操作数寄存的页号和单元号，硬件的地点变换机构按页号查页表，若该页对应标记为“1”，则表示该页已在主存，这时根据关系式：绝对地点=块号块长+单元号计算出欲接见的主存单元地点。假如块长为2的幂次，则可把块号作为高地点部分，把单元号作为低地点部分，二者拼接而成绝对地点。按计算出的绝对地点能够取到操作数，完成一条指令的履行。若接见的页对应标记为“0”，则表示该页不在主存，这时硬件发“缺页中止”信号，由操作系统按该页在磁盘上的地点，把该页信息从磁盘读出装入主存后再从头履行这条指令。.专业学习资料(3)设计一个“地点变换”程序来模拟硬件的地点变换工作。当接见的页在主存时，则形成绝对地点，但不去模拟指令的履行，而用输出变换后的地点来取代一条指令的履行。当接见的页不在主存时，则输出“*该页页号”，表示产生了一次缺页中止。该模拟程序的算法如图5-1。(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，此中第0页至第3页已经装入主存，其他三页还没有装入主存；该作业的页表为：015011118012219013311021400225002360121假如作业挨次履行的指令序列为：操作页号单元号操作页号单元号+0070移位4053+1050+50232015存1037存3021取2078取0056+4001-6040存6084运转设计的地点变换程序，显示或打印运转结果。因仅模拟地点变换，其实不模拟指令的执行，故可不考虑上述指令序列中的操作。第二题：用先进先出（FIFO）页面调动算法办理缺页中止。.专业学习资料[提示]：在分式虚存系中，当硬件出“缺中止”后，引出操作系来理此中断事件。假如主存中已没有空，可用FIFO面度算法把作中最初入主存的一出，寄存到磁上。此后再把目前要的装入。出和装入后都要改正表中的志。(2)FIFO面度算法是裁汰作中最初入主存的那一，所以能够用一个数来表示作已在主存的面。假定作被中，把开始的m个面装入主存，数的元素可定m个。比方：P[0]，P[1]⋯，P[m-1]此中每一个P[i](I=0,1,⋯,m-1)表示一个在主存中的面号。它的初：P[0]：=0,P[1]：=1,⋯,P[m-1]：=m-1用一指K指示当要装入新，裁汰的在数中的地点，K的初“0”。当生缺中止后，操作系P[k]所指出的面出，此后行：P[k]：=要装入的号k：=(k+1)modm再由装入程序把要的一信息装入到主存中。从头启才那条指令行。制一个FIFO面度程序，了提升系效率，假如裁汰的内行中没有改正，可不用把出（因在磁上已有副本）而直接装入一个新将其覆盖。所以在表中增添能否改正的志，“1”表示改正，“0”表示未改正，格式：号志主存号改正志在磁上的地点因为是模度算法，所以，不地启出一和装入一的程序，而用出出的.专业学习资料页号和装入的页号来取代一次调出和装入的过程。把第一题中程序稍作变动，与此题联合起来，FIFO页面调动模拟算法如图5-2。假如一个作业的副本已在磁盘上，在磁盘上的寄存地点以及已装入主存的页和作业挨次履行的指令序列都同第一题中（4）所示。于是增添了“改正标记”后的初始页表为：页号标记主存块号改正标记在磁盘上的地点0150011118001221900133110021400022500023600121按挨次履行的指令序列，运转你所设计的程序，显示或打印每次调出和装入的页号，以及履行了最后一条指令后的数组P的值。为了检查程序的正确性，可再随意确立一组指令序列，运转设计的程序，查对履行的结果。第三题：用近来最少用（LRU）页面调动算法办理缺页中止。[提示]：在分页式虚假储蓄系统中，当硬件发出“缺页中止”后，引出操作系统来办理这此中止事件。假如主存中已经没有安闲块，则可用LRU页面调动算法把该作业中距此刻最久没有被接见过的一页调出，寄存到磁盘上。此后再把目前要接见的页装入该块。调出和装入后都要改正页表中对应页的标记。(2)LRU页面调动算法老是裁汰该作业中距此刻最久没被接见过的那页，所以能够用一个数组来表示该作业已在主存的页面。数组中的第一个元素老是指出目前刚接见的页号，所以最久没被接见过的页老是由最后一个元素指出。假如主存只有四块安闲块且履行第一题中提示（4）假定的指令序列，采纳LRU页面调动算法，那么在主存中的页面变化状况以下：.专业学习资料306451246230645124123064512012306451当产生缺页中止后，操作系统老是裁汰由最后一个元素所指示的页，再把要接见的页装入裁汰页所占的主存块中，页号登记到数组的第一个元素中，从头启动刚才那条指令履行。编制一个LRU页面调动程序，为了提升系统效率，假如裁汰的页在履行中没有修悔过，则可不用把该页调出。参看第二题中提示（3）。模拟调动算法不实质地启动调出一页和装入一页的程序而用输出调出的页号和装入的页号来取代。把第一题中程序稍作改动，与此题联合起来，LRU页面调动模拟算法如图5-3。(4)按第一题中提示（4）的要求，成立一张初始页表，页表中为每一页增添“改正标志”位（参照第二题中提示（4））。此后按挨次履行的指令序列，运转设计的程序，显示或打印每次调出和装入的页号，以及履行了最后一条指令后数组中的值。为了检查程序的正确性，可再随意确立一组指令序列，运转设计的程序，查对履行的结果。源程序程序中使用的数据构造及符号说明typedefstruct//作业{charname[10];//作业名称intpageNum;//页号intoffset;//单元号,偏移位移}Job;typedefstruct//页表{intpageNum;//页号intmflag;//标记(能否在内存)intblockNum;//主存块号intalterFlag;//改正标记intposition;//在磁盘上的地点.专业学习资料}PageTable;打印一份源程序并附上说明#include<stdio.h>#include<string.h>typedefstruct//作业{charname[10];//作业名称intpageNum;//页号intoffset;//单元号,偏移位移}Job;typedefstruct//页表{intpageNum;//页号intmflag;//标记(能否在内存)intblockNum;//主存块号intalterFlag;//改正标记intposition;//在磁盘上的地点}PageTable;voidInitPageTable(PageTable*pt){intblockNum[5]={0,5,8,9,1};intposition[5]={0,11,12,13,21};for(inti=1;i<5;i++){pt[i].pageNum=i-1;pt[i].mflag=1;pt[i].blockNum=blockNum[i];pt[i].alterFlag=0;pt[i].position=position[i];}}voidInitJob(Job*job){constchar*name[12]={"+","+","*","存","取","-","移位","+","存","取","+","存"};.专业学习资料intpf[12]={0,1,2,3,0,6,4,5,1,2,4,6};intoffset[12]={70,50,15,21,56,40,53,23,37,78,1,84};for(inti=0;i<12;i++){strcpy(job[i].name,name[i]);job[i].pageNum=pf[i];job[i].offset=offset[i];}}voidFIFODiaoDu(Jobjob,PageTable*pt){if(pt[1].alterFlag==1)printf("页面%d已经被改正,故页面%d写回磁盘,页面%d调入内存\n",pt[1].pageNum,pt[1].pageNum,job.pageNum);elseprintf("页面%d调出内存,页面%d调入内存\n",pt[1].pageNum,job.pageNum);inttemp[2]={pt[1].blockNum,pt[1].position};//暂存调出页面信息,容纳新页for(inti=1;i<5;i++)//数组模拟内存中搁置页块行列,先进来的在队首，后进来的在队尾pt[i-1]=pt[i];pt[4].pageNum=job.pageNum;pt[4].blockNum=temp[0];pt[4].position=temp[1];if(strcmp(,"存")==0)//存操作,改正标记置1pt[4].alterFlag=1;elsept[4].alterFlag=0;}voidprintPageTable(PageTable*pt){printf("页号标记主存块号改正标记在磁盘上的地点\n");for(inti=1;i<5;i++)printf("%d%d%d%d%d\n",pt[i].pageNum,pt[i].mflag,pt[i].blockNum,pt[i].alterFlag,pt[i].position);}.专业学习资料voidprintJob(Job*job){printf("作业名页号单元号\n");for(inti=0;i<12;i++)printf("%4s%d%d\n",job[i].name,job[i].pageNum,job[i].offset);}intmain(void){Jobjob[12];InitJob(job);printf("作业挨次履行的指令序列:\n");printJob(job);PageTablept[5];InitPageTable(pt);printf("初始内存表:\n");printPageTable(pt);printf("\n作业履行开始*\n\n");for(inti=0;i<12;i++){intj=0;for(j=1;j<5;j++){if(job[i].pageNum==pt[j].pageNum)//作业所需页面在内存中{if(strcmp(job[i].name,"存")==0)//存操作改正指令置1pt[j].alterFlag=1;break;}}if(j==5)//缺页中止{printf("缺页中止\n");FIFODiaoDu(job[i],pt);//先进先出页面调动printf("作业\"%s\"从头履行\n",job[i].name);.专业学习资料i--;//该作业从头履行}else{printf("\t作业\"%s\"开始履行\n",job[i].name);printf("逻辑地点:页号%d,单元号%d\n",job[i].pageNum