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

实验报告
课程名称操作系统原理实验名称虚拟页式管理
姓名学号专业班级网络
实验日期成绩指导教师赵安科
（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实验结果与分析⑦问题建议）
实验二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”
页号标志页架号修改标志在磁盘上位置
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+d
③ 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
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。

4．书写实验报告：
①实验题目；
②程序中所用的数据结构及说明；
③源程序并附上必要的说明；
④按照指令的执行序列，打印输出结果：绝对地址或调出、调入的页号。

图1 模拟算法流程
代码：
#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pPage
int 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;
}
else
pSign[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++;
}
else
if(i<6)
{
pStation[i]=p2;
p2++;
}
else
pStation[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;
}
5．实验分析与总结
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，也有一些在老师的帮助下，解决了问题。

不能说本次试验很完美，但是我从中得到了不少的收获，掌握了请求页式管理中硬件的地址转换和缺页中断的原理，同时理解了先进先出的调度算法。

以后定会再接再厉了，多学些理论知识来指导实践。