操作系统综合实践论文

齐齐哈尔大学

操作系统课程综合实践

题目：段页式存储算法

班级：计本131

姓名：

学号：

指导教师：

2016年 6月

段页式存储算法

摘要：分页和分段存储管理方式都各有其优缺点，分页系统能有效地提高内存利用率，而分段系统则能很好滴满足用户需要。对两种存储管理方式“各取所长”，则可以将两者结合成一种新的存储管理方式系统。这种新系统既具有分段系统的便于实现、分段可共享、易于保护、可动态链接等一系列优点，又能像分页系统那样很好地解决内存的外部碎片问题，以及可为各个分段离散的分配内存等问题。把这种结合起来形成的新系统称为“段页是系统”。关键字：存储分配；内存块；进程

一、实训内容与目的

1、内容

编写程序完成段页式虚拟存储管理存储分配、地址重定位和缺页中断处理。

（1）为一个进程的内存申请（多少个段，每个段多大）分配内存，当一个进程（完成）结束时回收内存；

（2）对一个给定逻辑地址，判断其是否缺段、缺页，若不缺段、不缺页，则映射出其物理地址；

（3）若缺段则进行缺段中断处理，若缺页则进行缺页中断处理。

假定内存64K，内存块（页框）大小为1K，进程逻辑地址空间最多4个段，每个段最大16K，进程驻留集大小为8页。假设进程运行前未预先装入任何地址空间，页面淘汰策略采用局部（驻留集内）置换策略。

输出每次存储分配/回收时，内存自由块分布情况、相关进程的段表和页表信息。

2.目的

（1）加深理解段页式虚拟存储管理的概念和原理。

（2）掌握段页式存储管理中存储分配（和回收）方法；

（3）深入了解段页式虚拟存储管理中地址重定位（即地址映射）方法。

（4）深入理解段页式虚拟存储管理中缺段、缺页中断处理方法。

二、主要设计思路和流程图

1、设计思路

（1）内存大小为64K，页框大小为1K，驻留集最多放8个页，在初始时所有块

都空闲，并输出空闲状态和所有可用的空闲块。

（2）进程、段表和页表均用结构体数组存储，其中每个进程对应一个段表，每

个段表可以有一个或多个页表。每次查询一个页时，要通过进程号找相应的段，通过段号找到该页。

（3）给出一个功能菜单，用户可以选择“创建进程”、“结束进程”、“查看内存”或地址映射。

（4）当用户选择“创建进程”时，现输入此次内存的总需求，即段号和相应的页数，并保存在一个全局的二维数组中，用于后面每个进程空间申请的数量的检查。用户分别输入进程号，每个进程需要的段数，段号和相应的页号，并标记好是否要调入驻留集。输入完成后，系统进行内存空间和驻留集空间的检查，若均未满，则分配成功；如果内存已满，则此次分配失败；如果驻留集已满，则修改溢出部分的标志位（即P位）。

（5）分配好空间后，将输出每个进程相应的段表和页表项。

（6）当用户选择“结束进程”时，清空该进程的段表和页表，修改标志位，释放掉在内存中的空间。

（7）当用户选择“查看内存”时，输出当前在内存中的进程个数、已用的内存块数和空闲的内存块数，并显示所用可用的空闲块。

（8）当用户选择“地址映射”时，先输入想查找的进程号，在检验正确的情况下，输入段号和段内偏移量，判断段的标志位，若该段不在驻留集中，则为虚段，进行缺段中断处理；若在驻留集中，检验偏移量是否越界，在不越界的前提下，根据偏移量计算页号并判断页的标志位，若该页不在驻留集中，则为虚页，进行缺页中断处理，若在驻留集中，则计算出相应的物理地址并输出。

2.程序流程图

(1)总体流程图

（2）进程创建流程图

三、主要数据结构及其说明

1、进程、段表及页表的存储（使用结构体数组）

//自定义页表

struct Page

{

int block;

int is_p; //记录是否想调入内存

int page_id ; //记录页号

int frame_id ; //记录页框号

int p_p ; //修改位，表示对应的页是否在内存中，0表示不在，1表示在

int p_m ; //修改位，表示对应的页的内容从上一次装入到内存中到现在是否改变，0表示没有改变，1表示有

};

//自定义段表

struct Segment

{

int Pnum; //记录页数

Page Pages[Mem_Size];

int is_p; //记录是否想调入内存

int seg_id ; //记录段号

int p ;//页表指针，指向相应页的起始地址

int s_p ; //修改位，表示对应的段是否在内存中，0表示不在，1表示在

int s_m ; //修改位，表示对应的段的内容从上一次装入到内存中到现在是否改变，0表示没有改变，1表示有

};

//自定义进程结构体

struct Process

{

int pro_id ;//记录进程号

int IsInMem;//记录进程是否在内存

int Total;//记录某进程所需的总页数

int Snum; //记录该进程的段数

Segment Segments[10];

};

//进程数组的定义

Process Processes[Pro_sum_size];

Segment Segments[Seg_sum_size];

Page Pages[Mem_Size];

2、使用一维数组存储驻留集

int Res_Set [Res_Set_Size];

3、函数介绍

Init(); //最初的内存初始化

Apply_Mem();//手工输入进程个数、段数以及段内地址的赋值函数

Alloc_Mem(); //系统分配内存

Check_Mem(); //查看内存

Finish_Pro(); //手动结束进程，释放相应空间

Print_Table();//段表和页表的打印

Addr_Exchange(); //地址转换函数

FIFO_Strategy(); //先进先出策略处理中断

Menu();//一个功能菜单函数

一、程序运行时的初值和运行结果

1、输入：

（1）创建进程：

1.共三个段，其中1号段8个页，2号段8个页，3号段8个页。

2.创建两个进程：

P1：2个段，1号段，调入内存，共5个页，1、2、4、5页调入驻留集，3号页不调入；2号段，不调入，两个页，分别为2号页和6号页。

P2：1个段，3号段，调入内存，共5个页，1、2、3、4、5，全部调入驻留集。

（2）地址映射：

P2：3 123

P1：1 2050