计算机操作系统实验 源码 模拟请求分页虚拟存储管理中的硬件地址变换过程

操作系统实验报告-页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断实验四页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断一．实验目的（1）深入了解存储管理如何实现地址转换。

（2）进一步认识页式虚拟存储管理中如何处理缺页中断。

二．实验内容编写程序完成页式虚拟存储管理中地址转换过程和模拟缺页中断的处理。

三．实验原理页式存储管理把内存分割成大小相等位置固定的若干区域，叫内存页面，内存的分配以“页”为单位，一个程序可以占用不连续的页面，逻辑页面的大小和内存页面的大小相同，内外存的交换也以页为单位进行，页面交换时，先查询快表，若快表中找不到所需页面再去查询页表，若页表中仍未找到说明发生了缺页中断，需先将所需页面调入内存再进行存取。

四．实验部分源程序#define size 1024//定义块的大小，本次模拟设为1024个字节。

#include "stdio.h"#include "string.h"#includestruct plist{int number; //页号int flag; //标志，如为1表示该页已调入主存，如为0则还没调入。

int block; //主存块号，表示该页在主存中的位置。

int modify; //修改标志，如在主存中修改过该页的内容则设为1，反之设为0int location; //在磁盘上的位置};//模拟之前初始化一个页表。

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,-1,0,125}};//命令结构，包括操作符，页号，页内偏移地址。

struct ilist{char operation[10];int pagenumber;int address;};//在模拟之前初始化一个命令表，通过程序可以让其顺序执行。

课程设计课程设计名称：请求调页存储管理方式的模拟4专业班级：学生姓名：学号：指导教师：课程设计时间：2012.12.24-2012.12.28计算机科学专业课程设计任务书说明：本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页填表说明1．“课题性质”一栏：A．工程设计；B．工程技术研究；C．软件工程（如CAI课题等）；D．文献型综述；E．其它。

2．“课题来源”一栏：A．自然科学基金与部、省、市级以上科研课题；B．企、事业单位委托课题；C．校、院（系、部）级基金课题；D．自拟课题。

1 需求分析1）假设每个页面中可存放10条指令，分配给作业的内存块数为4。

2）用C语言模拟一个作业的执行过程，该作业共有320条指令，即它的地址空间为32页，目前它的所有页都还未调入内存。

在模拟过程中，如果所访问的指令已在内存，则显示其物理地址，并转下一条指令。

如果所访问的指令还未装入内存，则发生缺页，此时需记录缺页的次数，并将相应页调入内存。

如果4个内存块均已装入该作业，则需进行页面置换，最后显示其物理地址，并转下一条指令。

在所有320指令执行完毕后，请计算并显示作业运行过程中发生的缺页率。

3）置换算法：最少访问（LFU）算法。

通过对页面、页表、地址转换和页面置换过程的模拟，加深对请求调页系统的原理和实现过程的理解。

所有内容均为独立完成。

2 概要设计本实验主要分为以下几个重要实现过程：（1）首先由对应函数按照题目要求产生对应的320条随即指令。

（2）当指令到来时，首先查询4个物理模块中是否含有当前指令，如果有则直接下一条指令，若没有就进行判定查找物理块中是否还有空闲盘块，有该指令则直接调入，无则要发生页面置换。

（3）按照一定规则（LFU）进行页面置换，知道最后一条指令完成后，显示缺页次数和缺页率。

程序中自定义的函数（函数名，参数，以及功能）及结构等如下：#define Bsize 4 定义一个全局的物理块大小4struct BLOCK { 物理块类型的申明int pagenum; //用于存储页号int use; //用于计算最近使用次数};int num=0; //记录指令的序号int n=0; //记录缺页的次数static int temp[320]; //用来存储320条指令struct BLOCK block[4]; //大小为4的物理块数组int findExist(int curpage);//查找物理块中是否有该页面int findSpace(); //查找是否有空闲物理块int findReplace(); //查找应予置换的页面void display(); //显示置换过程void zhiling(); //产生320条指令,显示并存储到temp[320],并调度页号队列void LFU(); //LFU算法3 运行环境软件：Windows 98及以上操作系统，Microsoft Visual C++ 6.0版本硬件： 512M CPU内存及以上的计算机4 开发工具和编程语言开发工具：Microsoft Visual C++ 6.0编程语言：C语言5 详细设计（1）产生320条指令,显示并存储到temp[320],并调度页号队列320条随即指令的产生规则如下：①在[0，319]的指令地址之间随机选取一起点m；②顺序执行一条指令，即执行地址为m+1的指令；③在前地址[0，m+1]中随机选取一条指令并执行，该指令的地址为m′；④顺序执行一条指令，其地址为m′+1的指令；⑤在后地址[m′+2，319]中随机选取一条指令并执行；⑥重复上述步骤①～⑤，直到执行320次指令。

课程名称操作系统原理实验名称模拟请求页式存储管理中硬件的地址转换和缺页中断姓名学号专业班级实验日期成绩指导老师(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实验结果分析⑦问题建议)一、实验目的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。

二、实验内容内容：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模拟算法流程三、程序及截图程序:#include<iostream>#include<iomanip>#include<list>using namespace std;char useSign[12][5]={{'+'},{'-'},{'*'},{"存"},{"取"},{'-'},{"移位"},{'+'},{"存"},{"取"},{'+'},{"存"}};int PageAddress[12]={70,50,15,21,56,40,53,23,37,78,01,84};int PageNum[12]={0,1,2,3,0,6,4,5,1,2,4,6};int S_Station;int pPageNum[7];//页号pPageint pSign[7];int pStool[7];//页架号int pModify[7];//修改标志int pStation[7];//磁盘位置static int z=0;void Store(){for(int i=0;i<7;i++){if(i<4){pSign[i]=1;}elsepSign[i]=0;pPageNum[i]=i;pModify[i]=0;}int p1=1,p2=2,p3=3;for(i=0;i<7;i++){if(i<3){pStation[i]=p1;p1++;}elseif(i<6){pStation[i]=p2;p2++;}elsepStation[i]=p3;}pStool[0]=5;pStool[1]=8;pStool[2]=9;pStool[3]=1;}void CShow(){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";cout<<endl;}void Find(){int m_Pagenum;int m_Station;int Y_Station;//绝对地址int m_Stool;cout<<"输入页号及页内地址查询操作：";cin>>m_Pagenum>>m_Station;CShow();int i,j=0;//string m_Modify;for(i=0;i<12;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;}}cout<<useSign[i]<<" ";cout<<m_Pagenum<<" ";cout<<m_Station<<" ";cout<<pSign[m_Pagenum]<<" ";if(Y_Station!=m_Station){cout<<Y_Station<<" ";cout<<" ";cout<<pStool[m_Pagenum]<<" ";cout<<Y_Station<<endl;}else{cout<<"*"<<m_Pagenum<<" ";for(j=z;j<7;j++){if(pSign[j]==1){z++;break;}}cout<<m_Pagenum<<"->"<<j<<" ";pStool[m_Pagenum]=pStool[j];pSign[j]=0;pStool[j]=0;cout<<pStool[m_Pagenum]<<" ";cout<<pStool[m_Pagenum]*1024+m_Station<<endl;}}int main(void){Store();char judge='Y';while(judge=='Y'){Find();cout<<"是否继续输入？Y = 是N=否"<<endl;cin>>judge;}return 0;}截图:五．心得体会在实验过程中，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，也有一些在同学的帮助下，基本都解决了所有问题。

实验四请求分页存储管理模拟实验一：实验目得通过对页面、页表、地址转换与页面置换过程得模拟,加深对请求分页存储管理系统得原理与实现技术得理解.二：实验内容假设每个页面可以存放１0条指令，分配给进程得存储块数为４。

用C语言或Ｐａscａｌ语言模拟一进程得执行过程。

设该进程共有320条指令，地址空间为32个页面,运行前所有页面均没有调入内存。

模拟运行时,如果所访问得指令已经在内存,则显示其物理地址,并转下一条指令;如果所访问得指令还未装入内存，则发生缺页，此时需要记录缺页产生次数，并将相应页面调入内存，如果４个内存块已满，则需要进行页面置换。

最后显示其物理地址,并转下一条指令。

在所有指令执行完毕后,显示进程运行过程中得缺页次数与缺页率.页面置换算法：分别采用OPT、ＦIFＯ、LRＵ三种算法。

进程中得指令访问次序按如下原则生成：50%得指令就是顺序执行得。

2５%得指令就是均匀分布在低地址部分.25％得指令就是均匀分布在高地址部分.三：实验类别分页存储管理四:实验类型模拟实验五：主要仪器计算机六：结果OＰＴ:ＬRU：FIFO：七：程序＃ i ｎclude 〈stdio 、h 〉＃ ｉncl ｕde 〈ｓtdlib 、h 〉＃ include 〈ｃｏnio 、ｈ＞＃ def ｉne blockn ｕm ４//页面尺寸大小int ｍ; //程序计数器，用来记录按次序执行得指令对应得页号s ｔa ｔi ｃ in ｔ ｎum ［３20]； //用来存储3２0条指令ｔｙpedef s ｔruct BLOCK ／/声明一种新类型—－物理块类型{ﻩint ｐagenum; ／/页号ﻩint ａｃces ｓｅd; ／/访问量，其值表示多久未被访问}BLOCK ；BLOCK bl ｏck ［bl ｏcknum ］； ／/定义一大小为8得物理块数组void init （） /／程序初始化函数，对bl ｏck 初始化｛for （ｉnt i=0;i ＜ｂlo ｃknum;i+＋)bｌｏｃｋ[ｉ]、ｐａgｅnum＝—1；bｌock［ｉ］、accｅsｓed=0；ﻩm=0;｝｝ｉｎt ｐａｇｅＥxist（ｉnt curpagｅ)/／查找物理块中页面就是否存在，寻找该页面curpage就是否在内存块bｌoｃｋ中,若在，返回块号｛ﻩfor（int i=0；i<bｌocknum; i+＋)ﻩ{ﻩﻩｉf(bｌock［i］、ｐagｅnｕm ＝＝ cuｒpaｇe ）ﻩﻩｒeturn i； //在内存块blｏck中,返回块号ﻩ｝ｒetuｒn -1;}ｉnｔ findSpace（）／/查找就是否有空闲物理块，寻找空闲块bｌock，返回其块号｛foｒ(int ｉ=0；ｉ<bｌocknｕm;i＋+)ﻩ｛ｉf（blｏｃｋ[i］、paｇenum=＝－1)ﻩｒeｔuｒn i；／／找到了空闲得ｂlｏcｋ,返回块号｝ﻩrｅｔurｎ -1；｝int findReplａcｅ(）//查找应予置换得页面{ﻩint ｐoｓ = 0;ﻩｆor（int i＝0；i〈ｂlocｋnｕm；ｉ++){if(blｏｃk［ｉ]、ａｃcessed 〉blｏck［pos]、aｃceｓsｅd）ﻩpos = ｉ； //找到应该置换页面，返回BＬOCK中位置ﻩ｝reｔurn pｏs；｝voｉd displaｙ(）//显示物理块中得页面号｛ﻩﻩfor(int i=0; i〈bｌocknｕm; i＋＋）ﻩ｛ﻩif(blocｋ[ｉ］、ｐａｇenum != -1）ﻩ｛ﻩﻩpriｎtf（” ％02d "，block［ｉ]、paｇenum）;ﻩﻩﻩprintf("%p |”，＆blocｋ[ｉ]、pagｅnum）；ﻩﻩ｝ｐrｉｎtf（"\n＂）;｝vｏid rａｎdaｍ（)/／产生320条随机数,显示并存储到ｎｕm[３２0]｛int ｆlａｇ=0;pｒintｆ（”请为一进程输入起始执行指令得序号(0~320）:\n”)；ﻩscanｆ（"%d",＆ｍ）；//用户决定得起始执行指令ｐriｎｔｆ（"*＊＊**＊进程中指令访问次序如下：(由随机数产生)＊*＊*＊＊＊＼n"）;fｏr（int i=0；i〈３2０；ｉ＋+）｛/／进程中得320条指令访问次序得生成ﻩﻩnum[ｉ]＝m;//当前执行得指令数，ﻩﻩｉf（flag％２==0）ﻩm＝++m％３２０；//顺序执行下一条指令ﻩﻩｉf（flag==１）ﻩﻩm＝rａnd（）％（m-1)；//通过随机数,跳转到低地址部分[0，m—1］得一条指令处，设其序号为ｍ1ｉf(flag＝=3）ﻩﻩm=m+1＋(rand()%(３2０－（m+1）)）；//通过随机数,跳转到高地址部分［ｍ1+2，3１９]得一条指令处，设其序号为m2ﻩﻩfｌag＝＋+ｆｌag%４；ﻩprｉntｆ（” %0３d”,num［i］)；／/输出格式:3位数ﻩﻩiｆ（（i+１）%1０==0）／/控制换行，每个页面可以存放１０条指令,共32个页面ﻩprintf（”\n”）；｝｝ｖoid pageｓtrｉng（) //显示调用得页面序列,求出此进程按次序执行得各指令所在得页面号并显示输出｛ｆor（int i＝0;i〈３２0；i++）ﻩ｛printf(”％０２d＂,nuｍ[i］／１0);//输出格式：２位数if((ｉ＋1）%10==0)//控制换行，每个页面可以存放10条指令,共32个页面ﻩﻩｐｒintf("＼n”);}｝void OPＴ() //最佳替换算法{ﻩinｔ n=0；//记录缺页次数inｔ exist，space，posiｔｉon；ﻩinｔｃurpaｇe;//当前指令得页面号ﻩfｏr(int i＝０;i＜３2０；ｉ＋＋）ﻩ｛ﻩm=num［i］;ﻩcurpage=ｍ/10;ﻩﻩeｘiｓt=ｐageExist（cuｒｐage);ﻩif(exist==-1)ﻩﻩ{ ／/当前指令得页面号不在物理块中space＝findＳpace（）；ﻩﻩif(sｐａｃe ！= -１）ﻩﻩ｛//当前存在空闲得物理块ﻩﻩｂloｃk［ｓｐａce]、pagenuｍ＝ cｕｒpaｇe；/／将此页面调入内存ﻩﻩﻩdiｓｐlay（）;／/显示物理块中得页面号ﻩﻩn++;/／缺页次数+1ﻩ｝ﻩﻩelｓeﻩﻩ{ ／/当前不存在空闲得物理块，需要进行页面置换foｒ（inｔk=0；k＜blocknum；k++）ﻩﻩﻩﻩ{ｆor（int j=i；ｊ〈３２０；j＋+）ﻩ{//找到在最长(未来)时间内不再被访问得页面ﻩﻩﻩﻩif(block［k］、pagenum！= ｎｕｍ［j]/1０）ﻩﻩﻩ{ﻩﻩbloｃk［ｋ］、acｃeｓseｄ = 1０00;ﻩﻩﻩ} //将来不会被访问,设置为一个很大数ﻩﻩﻩelseﻩﻩﻩ{ //将来会被访问,访问量设为ｊﻩﻩﻩｂlｏcｋ[ｋ］、ａｃｃessｅd = j；ﻩﻩﻩﻩﻩbｒeak;ﻩﻩﻩﻩ｝ﻩﻩﻩ}ﻩ}ﻩposiｔｉon = ｆiｎdReｐlａｃe（）；//找到被置换得页面，淘汰ﻩblock［ｐosｉtｉon］、pａgenum = ｃurpａｇｅ；// 将新页面调入dispｌay();ﻩﻩn++； //缺页次数+１ﻩ｝｝ﻩ｝ﻩpｒintf(”缺页次数：％ｄ\n＂,n);printｆ(＂缺页率：％f％％＼n"，（n／320、0）＊100）；}void LＲU() //最近最久未使用算法{inｔ n=0；//记录缺页次数ﻩiｎt ｅxｉｓt,ｓｐacｅ，ｐosition ;ﻩｉnｔ curpaｇe；／/当前指令得页面号ﻩｆｏｒ（ｉｎt i=0；i＜320;i++）ﻩ{ﻩm＝num［i]；ﻩﻩcuｒｐagｅ=m／10；ﻩｅxist = pageＥｘiｓt(curpａge);ﻩｉｆ（ｅxist＝=-1）ﻩﻩ｛ //当前指令得页面号不在物理块中ｓｐaｃe = fｉnｄSpace（）;ﻩﻩif（sｐａcｅ！= —１)ﻩ{ //当前存在空闲得物理块ﻩﻩｂｌock［spａce]、pagenum = ｃｕrｐage；//将此页面调入内存ﻩﻩｄisplay（）；//显示物理块中得页面号ﻩn++;／／缺页次数+1ﻩﻩ｝else｛ //当前不存在空闲得物理块，需要进行页面置换ﻩﻩpｏsｉｔioｎ＝ finｄＲeｐlace(）；ﻩbｌocｋ[positｉon]、paｇenum ＝ cｕrｐａge；ﻩﻩdiｓplaｙ(）;ﻩn++；//缺页次数+1ﻩ｝ﻩﻩ}elsｅﻩﻩbｌｏck［exｉsｔ］、acｃesｓed = -１；//恢复存在得并刚访问过得ＢLOCK中页面ａccessｅｄ为-１for(int j=0; j<blockｎum； j＋+)ﻩﻩ｛//其余得accessed++ﻩﻩｂlｏｃk［ｊ］、acｃｅssed+＋;｝ﻩ}prｉntf("缺页次数:%d\n”,n）；ﻩpriｎｔf("缺页率：％f%％\n",（n／３20、0）*10０);｝voｉd FIFO（）{int n=0;//记录缺页次数int eｘist，spacｅ，ｐositｉｏn ;ﻩ iｎｔ cｕrｐaｇe；/／当前指令得页面号iｎt blｏckpｏinter=－１;for（iｎｔ i=０;i<３20；ｉ++）ﻩ｛ﻩ m=num［i］;cｕrpａge=m／１0；ﻩexｉst = pageＥｘist(ｃｕrpａge）；ﻩ iｆ(eｘiｓｔ＝=－１）｛／/当前指令得页面号不在物理块中ﻩ spaｃe = fｉｎdＳpaｃe（);ﻩﻩif（space ！＝-1)ﻩ { ／/当前存在空闲得物理块ﻩﻩ blocｋpoiｎter＋+;ﻩﻩﻩｂlock［spａcｅ]、ｐａｇｅnｕm=curpagｅ; /／将此页面调入内存ﻩ n++;//缺页次数＋1ﻩﻩﻩ diｓｐlay(）;//显示物理块中得页面号ﻩ｝ﻩ elseﻩ { /／没有空闲物理块,进行置换ﻩﻩﻩﻩpｏsitｉon = （++blockpｏintｅr）％4;ﻩ block[positｉon]、ｐaｇｅnum ＝ cuｒｐａge；／/将此页面调入内存ﻩﻩn＋+；ﻩﻩ disｐｌay（）；ﻩ｝ﻩ }｝ｐrｉｎtf(＂缺页次数:％d＼n＂,n）;printf（＂缺页率:%ｆ%%\n",(n/3２0、0)*100）；}void ｍain(）{ﻩint choice;ﻩpriｎtf（"＊＊＊＊*＊＊*＊*＊＊请求分页存储管理模拟系统*＊＊*＊＊＊＊＊＊*＊*\n")；ﻩrandａm（);ｐｒintf(＂＊＊*＊*＊＊*****此进程得页面调用序列如下***＊＊＊＊*＊＊＊**＊\n”）;pageｓtriｎｇ（）;ﻩwｈilｅ（choicｅ！= ４)｛ﻩﻩprinｔf(＂****＊*＊＊1:OPT ２：LRU 3:ＦＩFO 4：退出＊＊*＊＊＊***\n”）;ﻩprintf（"请选择一种页面置换算法:”）;ﻩｓｃａnf("%d＂,＆cｈoｉcｅ）；ﻩiｎit();ﻩswitch（choiｃe)ﻩ｛ﻩcａｓe 1:ﻩﻩﻩｐｒintf(”最佳置换算法OPT：\n")；ﻩpｒintf("页面号物理地址页面号物理地址页面号物理地址页面号物理地址＼n"）;ﻩﻩﻩOPＴ（）；ﻩbreak；ﻩcａse 2：ﻩﻩｐrinｔf("最近最久未使用置换算法LRＵ:\n"）；ﻩｐrｉntf("页面号物理地址页面号物理地址页面号物理地址页面号物理地址＼n＂）;ﻩＬRU()；ﻩﻩﻩｂreaｋ；ﻩﻩcaｓe 3：ﻩprintf("先进先出置换算法FＩＦＯ：\n＂）；ﻩpｒiｎｔf（＂页面号物理地址页面号物理地址页面号物理地址页面号物理地址\ｎ＂);ＦIFO(）；ﻩﻩbreａk;ﻩ｝}}。

第2部分、请求分页式存储管理的地址转换过程实现：●基本要求：在第1部分实验基础上实现进程的分页式内存分配和地址转换过程，并进一步实现请求分页式存储分配和地址转换过程。

页面置换算法至少应实现先进先出（FIFO ）、最近最久未使用（LRU ）等算法。

●参考学时：16学时 ●实验提示：1、建立一个位示图，用来模拟内存的分配情况，位示图的位数与设定的物理块个数相同。

程序启动时可利用一组随机0和1填充位示图，表示内存已被占用情况。

假设内存容量为64K ，块大小为1K ，则共有64个块，对应的位示图可能的值如下：该位示图表示内存的2（0字节第2位）、3（0字节第3位）、6（0字节第6位）、8（1字节第0位）、9（1字节第1位）、12（1字节第4位）、15（1字节第7位）…等块没有被占用。

2、创建进程时输入进程大小，并根据程序中设定的物理块大小为进程分配物理块，同时建立页表。

例如，在上图基础上，若要建立一个大小为5000字节的进程，则：● 计算出该进程共有“向上取整（5000/1024）=5”个页，需要占用5个内存块；● 建立空的页表，即长度为5的一维整数数组；● 从位示图中找出前5个“0”位在整个位示图中的位置号（即i 字节j 位为0，则该位的位置为8*i+j ），并将这些号依次填入页表中，同时把前5个“0”改为“1”，以示对应内存块已经分配。

第0字节 1 0 1 1 0 0 1 1 第2字节 1 1 1 0 0 1 1 1 第4字节 0 0 0 1 1 1 1 1 第6字节1 1 1 1 1 0 0 0第1字节 0 1 1 0 1 1 0 0 第3字节 1 0 0 0 0 1 1 1 第5字节 0 1 1 1 0 0 1 1 第7字节0 0 0 0 0 0 0 13、输入当前执行进程所要访问的逻辑地址，并将其转换成相应的物理地址。

4、进程退出时，根据其页表内容向位示图反向回填“1”。

5、扩充页表，将其变成支持请求和置换功能的二维页表（增加存在位等）。

页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断的模拟
实验目的：
1.深入了解页式虚拟存储管理技术如何实现地址转换。

2.进一步认识页式虚拟存储管理中如何处理缺页中断。

实验要求：
编写程序模拟实现页式虚拟存储管理中的地址转换过程以及缺
页中断的处理过程。

实验指导：
1.请求分页中硬件地址变换过程。

(1)
自己设计一个主存分配表。

(2)对逻辑地址进行划分为页号和页内地址
(3)越界检查，若越界直接中断退出程序的执行。

（不越界情况下）检索页表分2种情况：其一，若该页在内存，则找到其对应的物理块号；合并块号和块内地址形成物理地址。

进行输出。

(4)其二，若该页不再内存，产生缺页中断，调用缺页中断子
程序执行缺页中断处理过程。

中断返回后重新执行被中断的指令。

2.采用某一种页面置换算法实现分页管理的缺页调度。

(1)当硬件发出缺页中断后转操作系统处理缺页中断。

查看主存分块表看有无可用空闲块。

若有则为进程分配一块。

若无空闲块，当采用一种页面置换算法（例如FIFO形成队列），其头部放在变量K 中淘汰最先进入主存的一页，若该页修改过，好要重新写回磁盘。

然后再把当前要访问的页装入该内存块，并修改页表和存储分块表。

数组P中各个元素为作业已在主存的页号。

假定作业最多可分配m块。

当淘汰一页时，总是淘汰P[K]所指页。

之后调整数组P：
P[K]=要装入的页；
K=（K+1）mod m;
流程图如下：。

操作系统实验二〔第一题〕一．实验内容模拟分页式虚拟存储管理中硬件的地址转换和缺页中断，以及选择页面调度算法处理缺页中断。

二．实验目的在电脑系统总，为了提高主存利用率，往往把辅助存储器作为主存储器的扩充，使多道运行的作业的全部逻辑地址空间综合可以超出主存的绝对地址空间。

用这种方法扩充的主存储区成为虚拟存储器。

三．实验题目模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。

四．程序清单//// 操作实验二.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。

//#include "stdafx.h"#include<iostream>#include<string>#include<fstream>using namespace std;class ins{private:string ope;long int page;long int unit;public:ins(){ }ins(string o,long int p,long int u):ope(o),page(p),unit(u){}void setope(string o){ ope=o;}void setpage(long int p){ page=p;}void setunit(long int u){ unit=u;}string getope(){return ope;}long int getpage(){return page;}long int getunit(){return unit;}};class work{private:long int Page;int sym;long int inum;long int onum;public:work(){}work(long int P, int s,long int i,long int o):Page(P),sym(s),inum(i),onum(o){} void setPage(long int P){ Page=P;}void setsym( int s){ sym=s;}void setinum(long int i){ inum=i;}void setonum(long int o){ onum=o;}long int getPage(){return Page;}int getsym(){return sym;}long int getinum(){return inum;}long int getonum(){return onum;}};void diaodu(work *w,ins * i,int numofins){ for(int j=0;j<numofins;j++){long int tempofk;long int a =i[j].getpage();for(int k=0;k<7;k++) //7是页表的页数if(w[k].getPage()!=a)continue;else{tempofk=k;break;}if(w[tempofk].getsym()==1)cout<<"绝对地址："<<w[tempofk].getinum()*128+i[j].getunit()<<" "<<"磁盘地址为："<<w[tempofk].getonum()<<" "<<"操作为："<<i[j].getope()<<endl;else cout<<"*"<<"发生缺页中断"<<endl;}}int main(){ins*INS=new ins[12];INS[0].setope ("+");INS[0].setpage(0);INS[0].setunit(70);INS[1].setope ("+");INS[1].setpage(1);INS[1].setunit(50);INS[2].setope ("×");INS[2].setpage(2);INS[2].setunit(15);INS[3].setope ("存"); INS[3].setpage(3);INS[3].setunit(21);INS[4].setope ("取"); INS[4].setpage(0);INS[4].setunit(56);INS[5].setope ("-");INS[5].setpage(6);INS[5].setunit(40);INS[6].setope ("移位"); INS[6].setpage(4);INS[6].setunit(53);INS[7].setope ("+");INS[7].setpage(5);INS[7].setunit(23);INS[8].setope ("存"); INS[8].setpage(1);INS[8].setunit(37);INS[9].setope ("取"); INS[9].setpage(2);INS[9].setunit(78);INS[10].setope ("+"); INS[10].setpage(4);INS[10].setunit(1);INS[11].setope ("存"); INS[11].setpage(6);INS[11].setunit(84);work*W =new work[7]; ifstream in("g://operate1.txt");long int p;int s;long int i;long int o;for(int jj=0;jj<7 ;jj++){in>>p;in>>s;in>>i;in>>o ;W[jj].setPage(p);W[jj].setsym(s);W[jj].setinum(i);W[jj].setonum(o);}diaodu(W,INS,12);}五．结果显示操作系统实验二〔第二题〕一．用先进先出〔FIFO〕九．程序清单/ 操作系统实验二.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。

实验六虚拟存储器一、实验内容模拟分页式虚拟存储管理中硬件的地址转换和缺页中断，以及选择页面调度算法处理缺页中断。

二、实验目的在计算机系统中，为了提高主存利用率，往往把辅助存储器（如磁盘）作为主存储器的扩充，使多道运行的作业的全部逻辑地址空间总和可以超出主存的绝对地址空间。

用这种办法扩充的主存储器称为虚拟存储器。

通过本实验帮助同学理解在分页式存储管理中怎样实现虚拟存储器。

三、实验题目本实验有三道题目，其中第一题必做，第二，三题中可任选一个。

第一题：模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。

[提示]（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：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×块长+单元号计算出欲访问的主存单元地址。

如果块长为2的幂次，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，有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）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。

操作系统课程设计报告项目：模拟请求页式存储管理一、目的和要求1、实训目的（1）通过编写和调试存储管理的模拟程序以加深对存储管理方案的理解。

熟悉虚存管理的各种页面淘汰算法（2）通过编写和调试地址转换过程的模拟程序以加强对地址转换过程的了解。

2、实训要求编写并调试完成请求页式存储管理程序。

页面置换算法：最佳置换算法（OPT）、先进先出算法(FIFO)和最近最少用算法（LRU）。

要求打印每个页面置换算法的页面置换变化示意图、缺页中断次数和缺页中断率，以比较各种算法的优缺点。

二、设计思路及过程1、概要设计1.1 问题概述根据三种不同的置换算法（FIFO、LRU、OPT），依据其不同的算法方式，分别计算该页面引用串在不同算法下的缺页次数与缺页率，并显示各页面的变化情况。

1.2 内容分析对于该课程设计中模拟的请求页式存储管理的页面置换过程，只要掌握其中最基本的三种算法，包括FIFO、LRU及OPT。

另外，对于同一个页面引用串，要求能够调用不同的算法对它进行操作。

2、过程设计2.1模块设计在下图的主模块设计图中，只注重描绘了请求页式存储管理的三种主要算法，未描绘出细节部分。

图2.1 请求页式存储管理的主模块设计图2.2 算法原理分析要成功实现算法，首先要知道各个方法是怎么做的，即原理是怎样的，下面是三种算法的原理。

（1）FIFO算法：该算法认为刚被调入的页面在最近的将来被访问的可能性很大，而在主存中滞留时间最长的页面在最近的将来被访问的可能性很小。

因此。

FIFO算法总是淘汰最先进入主存的页面，即淘汰在主存中滞留时间最长的页面。

（2）LRU算法是最近最久未使用，当当前内存中没有正要访问的页面时，置换出在当前页面中最近最久没有使用的页面。

该算法总是选择最近一段时间内最长时间没有被访问过的页面调出。

它认为那些刚被访问过的页面可能在最近的将来还会经常访问他们，而那些在较长时间里未被访问的页面，一般在最近的将来再被访问的可能性较小。

内师大计算机与信息工程学院《操作系统》课程设计报告1.设计任务编程演示三种存储管理方式的地址换算过程2 设计的功能目标1、分页方式的地址换算2、分段方式的地址换算3、段页式的地址换算3 设计的思想、方法和技术（含数据结构、算法）实验要求演示分页方式的地址换算，分段方式的地址换算，段页式的地址换算。

1.分页方式通过自定义的逻辑地址算出页号与页内地址，页号=逻辑地址/页面大小，业内地址=逻辑地址%页面大小，然后通过页表来实现向物理地址的转换。

物理地址=块号*页面大小+页内地址2.分段方式通过段号和段内地址得到物理地址。

物理地址=段首地址+段内地址，段首地址根据段号找到，段号和逻辑地址自定义3.段页式通过段号得到页表首地址，通过页号得到块号，进而得到物理地址。

物理地址=页表首地址+块号*页面长度+页内地址，通过段号找到页表首地址，通过页号找到块号，其中逻辑地址段号，页号，页内地址自定义。

4 设计的主要代码及注释分页式部分：int page(int A,int L){int pl,pa;printf("int luo ji di zhi:");scanf("%d",&pl);printf("int ye mian da xiao:");scanf("%d",&pa);if(pl>256)printf("luo ji di zhi %d > ye biao chang du,wrong\n",pl);else{int d,P,kd,i;int WD;int PT[256];for(i=0;i<256;i++){PT[i]=rand() %512;}P=pl/pa;d=pl%pa;if(P>=256) printf("ye hao > biao chang du,wrong\n");else {printf("ye hao = luo ji di zhi / ye mian da xiao=%d,ye nei di zhi = luo ji di zhi % ye mian da xiao=%d\n",P,d);kd=PT[P];printf("gen ju ye hao:%d get kuai hao:%d\n",P,kd);WD=kd*pa+d;printf("wu li kuai hao=kuai hao*ye mian da xiao+ye nei di zhi\n");printf("wu li di zhi=%d*%d+%d\n",kd,pa,d);printf("luo ji di zhi huan suan hou wu li di zhi=%d\n\n",WD);return (0);}}}分段式部分：int Segment(int sn,int sd){int i,wd;for(i=0;i<255;i++){st.segf[i]=rand()%255;st.segl[i]=rand()%2048;}if(sn>256) printf("duan hao > duan biao chang du 256,wrong\n\n",sn);else if(sd>st.segl[sn]) printf("duan nei di zhi > duan chang du ,wrong\n\n",sd,st.segl[sn]);else{printf("gen ju duan hao zhao dao duan shou di zhi:%d\n",st.segf[sn]);printf("wu li di zhi=duan shou di zhi+duan nei di zhi\n");printf("wu li di zhi =%d+%d\n",st.segf[sn],sd);wd=st.segf[sn]+sd;printf("huan suan de dao de wu li di zhi=%d\n\n",wd);}return (0);}段页式部分：int SegPagt(int sn,int pn,int pd){int i,wd;sp.pl=256;for(i=0;i<255;i++){sp.pf[i]=sp.segf[i]=rand()%26624;sp.ptl[i]=sp.segl[i]=rand()%512;sp.pt[i]=rand()%256;}if(sn>=256)printf("duan hao %d > ye biao chang du 256,wrong\n\n",sn);elseif(pn>=256)printf("ye hao %d > ye biao chang du 256,wrong\n\n",pn);elseif(pd>sp.pl)printf("ye nei di zhi > ye mian chang du,wrong\n\n",pd,sp.pl);else{printf("tong guo duan hao:%d get ye biao shou di zhi:%d\n,tong guo ye hao:%d get kuai hao:%d\n",sn,sp.pf[sn],pn,sp.pt[pn]);printf("wu li di zhi=ye biao shou di zhi+kuai hao*ye mian chang du+ye nei di zhi\n");printf("wu li di zhi=%d+%d*%d+%d\n",sp.pf[sn],sp.pt[pn],sp.pl,pd);wd=sp.pf[sn]+sp.pt[pn]*sp.pl+pd;printf("wu li di zhi:%d\n\n",wd);}return (0);}5 结果分析（含实现中出错原因分析）分页式:分段式：段页式：6 设计小结（即收获和体会）通过本次实验，对分页式，分段式，段页式的地址转换有了更深的了解。