西安石油大学操作系统原理实验虚拟页式管理1

实验报告课程名称计算机操作系统实验名称虚拟页式管理班级计1201班学号201207010317姓名张文江指导教师赵安科实验日期2015.5.10成绩实验二虚拟页式管理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。

页表格式如下：3．要求及方法：①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。

②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，模拟程序的流程图见附图1。

按流程控制过程如下：提示：输入指令的页号和页内偏移和是否存指令⎩⎨⎧0 1非存指令存指令，若d为-1则结束，否则进入流程控制过程，得P 1和d ，查表在主存时，绝对地址=P 1×1024+d③ 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：如果该作业依次执行的指令序列如下表所示：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）。

④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。

图1 模拟算法流程实验代码：#include <windows.h>#include <conio.h>#include <stdlib.h>#include <fstream.h>#include <string.h>#include <stdio.h>int invalidcount = 0; // 缺页次数int vpoint; //页面访问指针int pageframe[10]; // 分配的页框int pagehistory[10]; //用以记录页框中数据访问历史int rpoint; //页面替换指针int inpflag; //缺页标志，0为不缺页，1为缺页//页面信息结构struct PageInfo{int serial[100]; // 模拟的最大访问页面数，实际控制在20以上int flag; // 标志位，0表示无页面访问数据int diseffect; // 缺页次数int total_pf; // 分配的页框数int total_pn; // 访问页面序列长度} pf_info;//初始化相关数据结构void initialize(){int i,pf;inpflag=0; //缺页标志，默认值为0不缺页pf_info.diseffect =0; //缺页次数，默认0pf_info.flag =0; //标志位，0表示无页面访问数据printf("请输入要分配的页框数:");scanf("%d",&pf);printf("\n");pf_info.total_pf =pf; //自定义输入页框数for(i=0;i<100;i++) // 清空页面序列{pf_info.serial[i]=-1;}}// 随机生成访问序列void createps(void ){int s,i,pn;initialize(); //初始化相关数据结构printf("请输入要随机产生的访问序列的长度：");scanf("%d",&pn);printf("\n");srand(rand()); //初始化随机数队列的"种子"s=((float) rand() / 32767) * 50 + pn; // 根据需求产生访问序列长度pf_info.total_pn = s;for(i=0;i<s;i++) //产生随机访问序列{pf_info.serial[i]=((float) rand() / 32767) * 16;//限定随机数大小在16以内 }}// 显示当前状态及缺页情况void displayinfo(void){int i,n;if(vpoint==0){printf("\n=============页面访问序列=============\n");for(i=0; i<pf_info.total_pn; i++){printf("%d ",pf_info.serial[i]);if ((i+1) % 10 ==0) printf("\n");//每行显示10个}printf("\n======================================\n");}printf("访问= %d: 内存 ",pf_info.serial[vpoint]);for(n=0;n<pf_info.total_pf;n++) // 页框信息{if (pageframe[n] >=0)printf("%d ",pageframe[n]);}printf("|");if(inpflag==1){printf("缺页\t");printf("缺页率：%3.1f",(float)(pf_info.diseffect)*100.00/vpoint);}printf("\n");}// 查找页面是否在内存，1为在内存，0为不在即缺页int findpage(int page){int n;for(n=0;n<pf_info.total_pf;n++){pagehistory[n]++;//页面访问历史记录}for(n=0;n<pf_info.total_pf;n++){if(pageframe[n]==page){inpflag=0;pagehistory[0]=0;return 1;}}inpflag=1; //页面不存在，缺页return 0;}// FIFO页面置换算法void fifo(void){int n,count,pstate;rpoint=0; // 页面替换指针invalidcount = 0; // 缺页数初始化为0 // 随机生成访问序count=0; // 是否装满页框for(n=0;n<pf_info.total_pf;n++) // 清除页框信息pageframe[n]=-1;inpflag=0;for(vpoint=0;vpoint<pf_info.total_pn;vpoint++) // 执行算法{pstate=findpage(pf_info.serial[vpoint]);if(count<pf_info.total_pf) // 开始时不计算缺页{if(pstate==0)// 页不存在则装入页面{pageframe[rpoint]=pf_info.serial[vpoint];rpoint=(rpoint+1) % pf_info.total_pf;count++;}}else // 正常缺页置换{if(pstate==0)// 页不存在则置换页面{pageframe[rpoint]=pf_info.serial[vpoint];rpoint=(rpoint+1) % pf_info.total_pf;pf_info.diseffect=pf_info.diseffect+1; // 缺页次数加1 }}Sleep(1000);displayinfo(); // 显示当前状态} // 置换算法循环结束_getch();return;}//主函数int main(int argc, char* argv[]){char ch;system("cls") ;while ( true ){printf("***********************************\n");printf(" 1: FIFO页面置算法 \n") ;printf(" 2: 生成访问序列 \n") ;printf(" 3: 退出 \n") ;printf("***********************************\n");printf( "页测试算法，必须先选2\n请输入你的选择 (1或2或3): ");do{ch = (char)_getch() ;} while(ch != '1' && ch != '2'&& ch != '3'&& ch != '4');if(ch == '3')return 0;else{cout<<endl;if(ch=='1'){system("cls") ;fifo();}if(ch=='2'){createps();int i,n;if(vpoint==0){printf("\n=============页面访问序列=============\n");for(i=0; i<pf_info.total_pn; i++){printf("%d",pf_info.serial[i]);if ((i+1) % 10 ==0) printf("\n");//每行显示10个}printf("\n======================================\n");}}}}_getch() ;return 0;}实验结果截图：。