实习五虚拟存储器实验报告Word格式文档下载.docx
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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的幕次，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。
按计算出的绝对地址可以取到操作数，完
成一条指令的执行。
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，由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。
该模拟程序的算法如图5-1。
⑷假定主存的每块长度为128个字节；
现有一个共七页的作业，其中第0页至第3页已经装入主存，其余三页尚未装入主存；
该作业的页表为：
1
5
011
8
012
2
9
013
3
021
4
022
023
6
121
如果作业依次执行的指令序列为:
操作
单元号
+
070
移位
053
050
015
存
037
取
078
056
001
-
040
084
运行设计的地址转换程序，显示或打印运行结果。
因仅模拟地址转换，并不模拟指令的执行，
故可不考虑上述指令序列中的操作。
第二题：
用先进先出（FIFO）页面调度算法处理缺页中断。
[提示]:
（1）在分页式虚拟存储系统中，当硬件发出“缺页中断”后，引出操作系统来处理这个
中断事件。
如果主存中已经没有空闲块，则可用FIFO页面调度算法把该作业中最先进入主存的一页调出，存放到磁盘上。
然后再把当前要访问的页装入该块。
调出和装入后都要修改
页表中对应页的标志。
（2）FIFO页面调度算法总是淘汰该作业中最先进入主存的那一页，因此可以用一个数组
来表示该作业已在主存的页面。
假定作业被选中时，把开始的m个页面装入主存，则数组
的元素可定为m个。
例如：
P[0],P[1]…，P[m-1]其中每一个P[i]（l=0,1,…,m-1）表示一个在主存中的页面号。
它们的初值为：
P[0]:
=0,P[1]:
=1,…,P[m-1]:
=m-1
用一指针K指示当要装入新页时，应淘汰的页在数组中的位置，K的初值为“0”。
当产生缺页中断后，操作系统选择P[k]所指出的页面调出，然后执行：
P[k]:
=要装入页的页号
k：
=（k+1）modm
再由装入程序把要访问的一页信息装入到主存中。
重新启动刚才那条指令执行。
（3）编制一个FIFO页面调度程序，为了提高系统效率，如果应淘汰的页在执行中没有
修改过，则可不必把该页调出（因在磁盘上已有副本）而直接装入一个新页将其覆盖。
因此
在页表中增加是否修改过的标志，为“1”表示修改过，为“0”表示未修改过，格式为：
修改标志
由于是模拟调度算法，所以，不实际地启动调出一页和装入一页的程序，而用输出调出的页
号和装入的页号来代替一次调出和装入的过程。
把第一题中程序稍作改动，与本题结合起来，FIFO页面调度模拟算法如图5-2。
（4）如果一个作业的副本已在磁盘上，在磁盘上的存放地址以及已装入主存的页和作业
依次执行的指令序列都同第一题中（4）所示。
于是增加了“修改标志”后的初始页表为：
按依次执行的指令序列，运行你所设计的程序，显示或打印每次调出和装入的页号，以及执
行了最后一条指令后的数组P的值。
（5）为了检查程序的正确性，可再任意确定一组指令序列，运行设计的程序，核对执行的结果。
第三题：
用最近最少用（LRU）页面调度算法处理缺页中断。
如果主存中已经没有空闲块，则可用LRU页面调度算法把该作业中距现在最久
没有被访问过的一页调出，存放到磁盘上。
调出和装入
后都要修改页表中对应页的标志。
（2）LRU页面调度算法总是淘汰该作业中距现在最久没被访问过的那页，因此可以用一
个数组来表示该作业已在主存的页面。
数组中的第一个元素总是指出当前刚访问的页号，因
此最久没被访问过的页总是由最后一个元素指出。
如果主存只有四块空闲块且执行第一题中
提示（4）假设的指令序列，采用LRU页面调度算法，那么在主存中的页面变化情况如下：
（3）编制一个LRU页面调度程序，为了提高系统效率，如果淘汰的页在执行中没有修改过，则可不必把该页调出。
参看第二题中提示（3）。
模拟调度算法不实际地启动调出
页和装入一页的程序而用输出调出的页号和装入的页号来代替。
把第一题中程序稍作改动，与本题结合起来，LRU页面调度模拟算法如图5-3。
（4）按第一题中提示（4）的要求，建立一张初始页表，页表中为每一页增加“修改标志”位（参考第二题中提示（4））。
然后按依次执行的指令序列，运行设计的程序，显示或打印每次调出和装入的页号，以及执行了最后一条指令后数组中的值。
（5）为了检查程序的正确性，可再任意确定一组指令序列，运行设计的程序，核对执行的结果。
四源程序
（1）程序中使用的数据结构及符号说明typedefstruct//作业
{
charname[10];
〃作业名称intpageNum;
//页号intoffset;
//单元号,偏移位移
}Job;
typedefstruct//页表
intpageNum;
//页号
intmflag;
//标志（是否在内存）
intblockNum;
//主存块号
intalterFlag;
//修改标志
intposition;
//在磁盘上的位置}PageTable;
（2）打印一份源程序并附上注释#include<
stdio.h>
#include<
string.h>
typedefstruct//作业
//作业名称intpageNum;
voidInitPageTable（PageTable*pt）
intblockNum[5]={0,5,8,9,1};
intposition[5]={0,11,12,13,21};
for（inti=1;
i<
5;
i++）{pt[i].pageNum=i-1;
pt[i].mflag=1;
pt[i].blockNum=blockNum[i];
pt[i].alterFlag=0;
pt[i].position=position[i];
}
voidInitJob（Job*job）
constchar*name[12]={"
+"
"
*"
存"
取"
-"
移位"
存"
};
intpf[12]={0,1,2,3,0,6,4,5,1,2,4,6};
intoffset[12]={70,50,15,21,56,40,53,23,37,78,1,84};
for（inti=0;
12;
i++）{strcpy（job[i].name,name[i]）;
job[i].pageNum=pf[i];
job[i].offset=offset[i];
voidFIFODiaoDu（Jobjob,PageTable*pt）
if（pt[1].alterFlag==1）
printf（”页面％d已经被修改,故页面％d写回磁盘,页面％d调入内存\n"
pt[1].pageNum,pt[1].pageNum,job.pageNum）;
else
printf（”页面%d调出内存,页面%d调入内存\n"
pt[1].pageNum,job.pageNum）;
inttemp[2]={pt[1].blockNum,pt[1].position};
//暂存调出页面信息,容纳新页
i++）//数组模拟内存中放置页块队列,先进来的在队首，后进来的
在队尾
pt[i-1]=pt[i];
pt[4].pageNum=job.pageNum;
pt[4].blockNum=temp[0];
pt[4].position=temp[1];
if（strcmp（job.name,"
）==0）//存操作,修改标志置1pt[4].alterFlag=1;
elsept[4].alterFlag=0;
voidprintPageTable（PageTable*pt）
printf（"
页号标志主存块号修改标志在磁盘上的位置\n"
）;
i++）
%d%d%d%d%d\n"
pt[i].pageNum,pt[i].mfl
ag,pt[i].blockNum,pt[i].alterFlag,pt[i].position）;
voidprintJob（Job*job）
作业名页号单元号\n"
%4s%d%d\n"
job[i].name,job[i].pageNum,job[i].offset）;
intmain（void）
Jobjob[12];
InitJob（job）;
作业依次执行的指令序列:
\n"
printJob（job）;
PageTablept[5];
InitPageTable（pt）;
printf（"
初始内存表:
printPageTable（pt）;
*****************************
intj=0;
for（j=1;
j<
j++）
if（job[i].pageNum==pt[j].pageNum）//作业所需页面在内存中{
if（strcmp（job[i].name,"
存"
）==0）//存操作修改指令置1pt[j].alterFlag=1;
break;
if（j==5）//缺页中断
FIFODiaoDu（job[i],pt）;
//先进先出页面调度printf（"
作业\"
%s\"
重新执行\n"
job[i].name）;
i--;
//该作业重新执行
\t作业\"
开始执行
逻辑地址:
页号%d,
单
元
号％d\n"
job[i].pageNum,job[i].offset）;
物理地址:
块号%d,
pt[j].blockNum,job[i].ofset）;
printPageTable（pt）;
\t作业\"
执行完毕\n\n"
有作业执
printf（"
******************************
**************************\n!
"
（3）打印初始页表、每次调出（要调出一页时）和装入的页号、执行最后一条指令后在主存中的页面号（即数组的值）。
A'
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