操作系统综合实践论文.docx

1、操作系统综合实践论文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 ： 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、可动态等一系列优点，又能像分页系统那样很好地解决存的外部碎片问题，以及可为各个分段离散的分配存等问题。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；存块； 进程 一、实训容与目的1、容 编写程序完成段页式虚

2、拟存储管理存储分配、地址重定位和缺页中断处理。（1）为一个进程的存申请（多少个段，每个段多大）分配存，当一个进程（完成）结束时回收存；（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。假定存64K，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）置换策略。输出每次存储分配/回收时，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

3、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）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”、“查看存”或地址映射。（4）当用户选择“创建进程”时，现输入此次存的总

4、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，系统进行存空间和驻留集空间的检查，若均未满，则分配成功；如果存已满，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，释放掉在存中的空间。（7）当用户选择“查看存”时，输出当前在存中的进程个数、已用的存块数和空闲的存块数，并显示所用可用的空闲块。（8）当用户选择“地址映射

5、”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Menu();Init()choiceApply_Mem()Finish_Pro()Alloc_Mem() Print_Table()Check_Mem()Addr_Exchange()是否缺段、页页FIFO_Strategy() Print_Table()

6、1234是否给出物理地址Exit;others （2）进程创建流程图(3)地址映射流程图三、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存中，0表示不在，1表示在 int p_m ; /修改位，表示对应的页的容从上一次装入到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 P

7、age PagesMem_Size; int is_p; /记录是否想调入存 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存中，0表示不在，1表示在 int s_m ; /修改位，表示对应的段的容从上一次装入到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 Segments10;

8、/进程数组的定义 Process ProcessesPro_sum_size; Segment SegmentsSeg_sum_size; Page PagesMem_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(); /最初的存初始化 Apply_Mem();/手工输入进程个数、段数以及段地址的赋值函数 Alloc_Mem(); /系统分配存 Check_Mem(); /查看存 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

9、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，调入存，共5个页，1、2、3、4、5，全部调入驻留集。 （2）地址映射：P2： 3 123P1： 1 2050P1: 2 256 2、运行结果输入进程号和相应的存需求后，显示每个进程的段表和页表：（此时驻留集已满！）查

10、看存，结果如下：进行地址映射：结束进程，释放空间：四、结束语 经过了两周的学习和实验，我终于完成了段页式存储算法，从开始做到系统实现，再到论文的完成，每一步对我来说都是新的尝试与挑战。在这段时间，我学到了很多知识也有很多感受，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中段页是存储管理的概念逐渐清晰，了解了段式存储、页式存储以及段页式存储的的优缺点。使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研

11、究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。参考文献1 计算机操作系统（实验指导书），滕艳平等编，工业大学，2008年9月2操作系统习题解答与实验指导（第二版），明等编，中国铁道，2007年12月3操作系统实验教程，丽芬等编，清华大学，2006年4操作系统学习辅导，献忠编，清华大学，2004年五、 源程序#define _CRT_SECURE_NO_DEPRECATE#include #include #include #define Mem_Size 64#define Block_Size 1#define Res_Set_Size 8 /驻留集空

12、间为8个页#define Pro_sum_size 5 /定义全局变量int blockMem_Size; / 存块状态标志数组，0：空闲，1：使用int seg_sumMem_Size2; /建立总的段数的二维数组int processCount = 0; / 记录当前进程数int pageTotal; /总页数int count = 0; /记录进程已经占用的存块数int in_mem_seg = 0;/记录调入存的段数int in_mem_page = 0;/记录调入存的段数int seg_sum_num = 0 ;/需要的总段数int seg_Pnum = 0; /记录每个段需要的存i

13、nt i_min , j_min ,k_min , t_min;/在LRU算法中记录使用时间最久的进程号、段号、页号和该/页在驻留集中的位置bool flag = true ;int pro_num = 0;/每一次进行进程申请的进程数量/自定义页表struct Page int block; int is_p; /记录是否想调入存 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存中，0表示不在，1表示在int p_m ; /修改位，表示对应的页的容从上一次装入到存中到现在是否改变，0表示没/有改变，1表示有

14、;/自定义段表struct Segment int Pnum; /记录页数 struct Page PagesMem_Size; int is_p; /记录是否想调入存 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存中，0表示不在，1表示在int s_m ; /修改位，表示对应的段的容从上一次装入到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;/记录进程是否在存 int Total;/记录某进

15、程所需的总页数 int Snum; /记录该进程的段数 struct Segment Segments10;/进程数组的定义 struct Process Processes5; struct Segment Segments10; struct Page PagesMem_Size; int Res_Set Res_Set_Size;/存空间使用输出void Menu();void FIFO_Strategy(); /先进先出策略 void Check_Mem(); /查看存void Init(); /进行初始化void Alloc_Mem(); /分配存void Apply_Mem();/

16、进程个数、段数以及段地址的赋值函数void Addr_Exchange(); /地址转换函数void Finish_Pro(); /手动结束进程，释放相应空间void Print_Table();/段表和页表的dayinvoid FIFO_Strategy() int p_id , s_id ,pa_id; int t , i , j , k; int temp1 = 0 , temp2 = 0 ; if(in_mem_page = Res_Set_Size) for(i = 0 ; i processCount ; i+) for(j = 0 ; j Processesi.Snum ;j+)

17、 for(k = 0 ; k Processesi.Segmentsj.Pnum ; k+) if(Processesi.Segmentsj.Pagesk.frame_id = Res_Set0) Processesi.Segmentsj.Pagesk.p_p = 0; else if(Processesi.Segmentsj.Pagesk.p_p = 1) temp1+; if(temp1 = 0) Processesi.Segmentsj.s_p = 0; printf(段S%d已经被调出存！n,Processesi.Segmentsj.seg_id); in_mem_seg-;temp2

18、-; else if(Processesi.Segmentsj.s_p = 1) temp2+; if(temp2 = 0) Processesi.IsInMem = 0; printf(进程%d已经被调出存！n,Processesi.pro_id); printf(被淘汰的页框号为：%dn,Res_Set0); for(t = 1 ; t Res_Set_Size ; t+) Res_Sett-1 = Res_Sett; for(i = 0 ; i processCount ; i+) for(j = 0 ; j Processesi.Snum ; j+) for(k = 0 ; k Pro

19、cessesi.Segmentsj.Pnum ; k+) if(Processesi.Segmentsj.Pagesk.frame_id = Res_Set0 | Processesi.Segmentsj.Pagesk.frame_id = Res_Set1| Processesi.Segmentsj.Pagesk.frame_id = Res_Set2| Processesi.Segmentsj.Pagesk.frame_id = Res_Set3| Processesi.Segmentsj.Pagesk.frame_id = Res_Set4| Processesi.Segmentsj.P

20、agesk.frame_id = Res_Set5| Processesi.Segmentsj.Pagesk.frame_id = Res_Set6) Processesi.Segmentsj.Pagesk.p_p = 1; else Processesi.Segmentsj.Pagesk.p_p = 0; Res_SetRes_Set_Size-1 = -1; in_mem_page-; printf(请输入您想要调入存的进程号和相应的段号、页号，中间用空格隔开：n); scanf(%d %d %d, &p_id , &s_id , &pa_id); for(i = 0 ; i proces

21、sCount ; i+) if(Processesi.pro_id = p_id) for(j = 0 ; j Processesi.Snum ; j+) if(Processesi.Segmentsj.seg_id = s_id) for(k = 0 ; k Processesi.Segmentsj.Pnum ; k+) if(Processesi.Segmentsj.Pagesk.page_id = pa_id) if(Processesi.Segmentsj.Pagesk.p_p = 0) printf(页%d已经成功调入存!n, Processesi.Segmentsj.Pagesk.

22、page_id); Processesi.Segmentsj.Pagesk.p_p = 1; in_mem_page+; Res_Setin_mem_page-1 = Processesi.Segmentsj.Pagesk.frame_id; Print_Table(); else printf(页%d已经在存中了!n,Processesi.Segmentsj.Pagesk.page_id); Menu();void Check_Mem() int k,i; printf(n存总量：%d 块 n已用空间：%d 块n剩余空间：%d 块n进程总数：%d 个n, Mem_Size, count, M

23、em_Size-count, processCount); if (flag & count Mem_Size) printf(下面是可用的空闲块：n); for (k = 0 , i = 0 ; k Mem_Size ; k+) if (blockk = 0) printf(%2d , k, +i); if (i = 10) putchar(n); i = 0; putchar(n); Menu();void Init() int i; / 初始化存状态标志数组 for (i = 0 ; i Mem_Size ; i+) blocki = 0; / 初始化驻留集 for (i = 0 ; i

24、 30 ; i+) Res_Seti = -1; printf(-n); printf(初始化结果如下：n); Check_Mem(); flag = false;void Print_Table() int i,j,k; for(i = 0 ; i processCount ; i+) printf(进程p%d已经分配好存!n,Processesi.pro_id); Processesi.IsInMem = 1; printf(该进程的段表容如下：n); for(j = 0 ; j Processesi.Snum ; j+) printf(段号： 段的长度： 页的起始地址： P位： M位：n

25、); printf(%dt%dtt%dtt%dt%dn, Processesi.Segmentsj.seg_id, Processesi.Segmentsj.Pnum, Processesi.Segmentsj.p, Processesi.Segmentsj.s_p, Processesi.Segmentsj.s_m); printf(该段的页表容如下：n); printf(页号： 页框号： P位： M位：n); for(k = 0 ; k Processesi.Segmentsj.Pnum ; k+) printf(%dt%dt%dt%dtn, Processesi.Segmentsj.Pa

26、gesk.page_id, Processesi.Segmentsj.Pagesk.frame_id, Processesi.Segmentsj.Pagesk.p_p, Processesi.Segmentsj.Pagesk.p_m); void Alloc_Mem() int i,j,k,t; printf(nn*n); for(i = 0 ; i Mem_Size) for(j = 0 ; j Processesi.Snum ; j+) Processesi.Total += Processesi.Segmentsj.Pnum; printf(存空间不足,进程p%d及以后的存分配失败!,i+1); break; break; else