操作系统实验五虚拟存储器管理

实验五虚拟存储器管理

实验目的

1、理解虚拟存储器概念。

2、掌握分页式存储管理地址转换和缺页中断。

实验内容与基本要求

1、模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。

2、用先进先出页面调度算法处理缺页中断。

实验报告内容

I、分页式存储管理和先进先出页面调度算法原理。

2、程序流程图。

3、程序及注释。

4、运行结果以及结论。

1、分页式存储管理和先进先出页面调度算法原理。

在存储器管理中，连续分配方式会形成许多“碎片”，虽然可通过“紧凑”方法将许多

碎片拼接成可用的大块空诃，但须为之付出很大开销。如果允许将一个进程直接分散地装入

到许多不相邻的分区中，则无须再进行“紧凑”“基于这一思想而产生了离散分配方式“如

果离散分配的基本单位是页，则称为分页存储管理方式。在分页存储管理方式中，如果不具

备页面对换功能，则称为基本分页存储管理方式，或称为纯分页存储管理方式，它不具有支

持实现虚拟存储器的功能，它要求把每个作业全部装入内存后方能运行。

先进先出调度算法根据页面进入内存的时间先后选择淘汰页面，先进入内存的页面先淘

汰，后进入内存的后淘汰，本算法实现时需要将页面按进入内存的时间先后组成一个队列，

每次调度队首页面予以淘汰。

这种调度算法总是淘汰最先进入内存的那一页，FIFO算法简单，实现容易。

一种实现方法是把装入内存的那些页的页号按进入II勺先后次序排成队列，用指针K指

示当前调入新页时应淘汰的页在队列中的位置。每当调入一个新页后，在指针指示的位置上

填上新页号，然后指针K加1,指向下一次应淘汰的页，

2、程序流程图

pagelist[3].block=1;

pagelist[3].disk=004;

)

voidwork_exl()〃模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断过程

(

boolstop=0;

longp,q;

chars[128];

do

(

printf(”请输入指令的页号和单元号:\n")；

if(scanf("％ld%ld”,&p,&q)!=2)

(

scanf(”％s”,s);

if(slrcmp(s,"exiT'尸=0)〃如果输入的为"exil"那么就退出，进入重选

页面

(

stop=l;

I

}

else

(

if(pagclist[p].flag)//如果该页flag标志位为I,说明该页在主存中

(

printf("绝对地址二%ld\n",pagelist[p].block*SizeOfBlock+q);

//计算出绝对地址，绝对地址二块号blockX块长(默认128)+单元

号

)

else

primf("该页号％ld不存在主存\n”,p);

〃如果该页flag标志位为0,表示该页不在主存中，则产生了一

次缺页中断

1

)

}while(!stop);

)

voidinit_ex2()

(

/*用先进先出(FIFO)页面调度算法处理缺页中断的初始化，

其中也包含了对于当前的存储器内容的初始化刃

po=0；

P[0]=0;P[1]=1;P[2]=2;P[3]=3;

〃对内存中的4个页面进行初始化，并使目前排在第一位的为0

memset(pagelist,0,sizeof(pagelist));〃将内存空间初始化为0

pagelist[O].flag=l;

pagelist[O].block=5;

pagelist[()].disk-001;

pagelist[l].flag=l;

pagelist[1].block=8;

pagelistf1].disk=002;

pagelist[2].flag=l;

pagelist[2].block=9;

pagelisl[2].disk-003;

pagelist[3].flag=l;

pagelist[3].block=1;

pagelist[3].disk=004;

)

voidwork_cx2()//模拟FIFO算法的工作过程

longp,q,i;

chars[100];

boolstop=0;

do

(

printf("请输入指令的页号、单元号，以及是否为内存指令:\n”)；

if(scanfC'%ld%ldH,&p,&q)!=2)

(

scanf(n%s';s);

if(strcmp(s,"exit")==O)〃如果输入的为"exit"那么就退出,进入重选

页面

(

stop=1;

)

}

else

(

scanf("%s",s);

if(pagelisUp].flag)〃如果该页flag标志位为1,说明该页在主存中

(

primf("绝对地址=%Id\n",pageli毗p].block*SizeOfBlock+q);

//计算绝对地址：绝对地址二块号blockX块长(128)+单元号

if(s[0]==Y||s[0]==V)//内存指令，在该程序中，无实质性作用

{

pagelist[p].dirty=l;〃修改标志为1

)

)

else//如果所输入的页不在内存中

if(pagelist[PlpoJ].dirty)〃当前的页面被更新过，需把更

新后的内容写回外存

(

pagelist倒po]].dirty=();//将标志位复0

I

pagelistfP[po]].flag=0;〃将flag标志位置0,表示当前页面己

被置换出去

prin【f(”oul%ld\n”,P[poD;〃显示根据FIFO算法被置换出去的页

面

printf("in%ld\nH,p);〃显示根据FIFO算法被调入的页面,

此时将调入的页置于换出页的位置

pagelkt[p].hlock=pagelkt[P[pc]]hcck;〃将换出页的块号赋给

调入页

pagelisl[p].flag=l;〃将当前页面的标记置为1,表示已在主存中

Plpo]=p；〃保存当前页面所在的位置

po=(po+l)%M;

)

I

}while。stop);

printf("数组P的值为:\n”)；

for(i=0;i<M;i++)〃循环输出当前数组的数值，即当前在内存中的页面

(

printf(,,P[%ld]=%ld\n,,,i,P[i]);

I

)

voidselect()〃选择哪种方法进行

(

longse;

chars[128];

do

prinlf("请选择题号(1/2):")；

if(scanf(,"%ld",&se)!=l)

(

scanf("%s'\&s);

if(strcmp(s/'exit'r)==O)〃如果输入为exit则退出整个程序

(

return;

)

1

else

(

if(se==1)

〃如果se=l,说明选择的是模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产

生缺页中断

(

init_exl();〃调用init_exl子函数，初始化

work_exl();〃进行模拟

I

if(se==2)//如果se=2说明选择的是FIFO算法来实现页面的

置换

(

init_ex2();〃调用init_ex2子函数，初始化

wurk_ex2();〃进行模拟

)

)

}while(l);

intmain。//主函数

〃输出主界面

pri*nt，PI\，11不不不不却不不不不不K1下»«t不»不于7不.«不t»而不»下?*不»不t«*不t*»不A«7不.»不!,«不L»K不1»不7下.不«1»、不1»不7不.*下1**不1*d不J»不7不.不不予不7.下«t不»、1»不不7.不»不!不军*不\\n11\)•

printf(H虚拟存储器管理*\n”);

printf(n*1.分页管理模块2.先进先出(FIFO)算法*\n");

select();//调用select函数，选择题号

return0;

4、运行结果以及结论

选择I进入分业管理模块，输入指令的页号和单元号，判断是否为结束语句exit,如果

是，则退出主界面，若果不是，则进而判断该页是否存在于主存中，如若是，则算出

其绝对地址，公式为：绝对地址=块号X块长+单元号，即输入页号1,单元号为30时,

输出绝对地址=8*128+30=1054,同理输入页号2,单元号6时，输出绝对地址

=9*128+6=1158＞如若