操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)八

1、實(shí)驗(yàn)八 頁式虛擬存儲(chǔ)管理中地址轉(zhuǎn)換和缺頁中斷的模擬（綜合性編程實(shí)驗(yàn) 4學(xué)時(shí)）（本次作業(yè)要交，交作業(yè)時(shí)間：第12周上實(shí)驗(yàn)課前交）目的要求通過模擬頁式虛擬存儲(chǔ)管理中地址轉(zhuǎn)換和頁面置換，主要了解頁式存儲(chǔ)管理 的思想，以及掌握頁式地址轉(zhuǎn)換過程和缺頁中斷處理過程。實(shí)驗(yàn)任務(wù)編程模擬頁式虛擬存儲(chǔ)管理中硬件地址轉(zhuǎn)換和用先進(jìn)先出算法（FIFO）及其 他一種算法（由同學(xué)們?cè)贔IFO外任選一種，在（二）的輸出時(shí)的第一行說明是哪 一種置換算法）處理缺頁中斷。實(shí)驗(yàn)環(huán)境、設(shè)備硬件：586以上的PC系列機(jī)，主頻大于166M，內(nèi)存大于16MB，硬盤空閑空 間大于500MB。軟件：選擇一個(gè)自己熟悉的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)（如DOS、W

2、indows98 / 2000 /XP、UNIX、linux等，根據(jù)各學(xué)校的條件與環(huán)境而定）和程序設(shè)計(jì)語言（如TurboC、C語言、PASCAL語言等）。編程語言由各位同學(xué)自己選擇確定，不做統(tǒng)一規(guī)定。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)編程實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能：一是地址轉(zhuǎn)換；二是模擬頁面置換情況。（一）地址轉(zhuǎn)換：A.將邏輯地址中的頁號(hào)分離出來，查找頁表，將查找到的塊號(hào)與邏輯地址中 的頁內(nèi)偏移量合成實(shí)際地址，若查找不到則產(chǎn)生缺頁中斷，按FIFO的方法置換 頁面。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)arraysize-pt 2為頁表，其中 arrayn0為頁號(hào)，arrayn1為塊 號(hào)，size-pt表示系統(tǒng)分配給進(jìn)程塊數(shù)，即頁表中的頁數(shù)。地址變換算法思想首先初

3、始化頁表：賦值給分配的塊數(shù)（頁表的大?。﹕ize-pt=3，然后賦 值給初始頁表中的頁號(hào)（-1,-1,-1）和相對(duì)應(yīng)的塊號(hào)（2,5,3），初始化完成后程序 輸出初始化后的頁表。然后是地址轉(zhuǎn)換：輸入10進(jìn)制邏輯地址，程序分離出邏輯地址的頁號(hào)， 然后查找頁表，若缺頁則提示中斷發(fā)生，并修改頁表，然后輸出轉(zhuǎn)換后的地址， 輸出頁表。3 .執(zhí)行情況程序提示please input size of the page table：”，要求輸入分配的塊數(shù)size-pt，即頁表的大小。（此時(shí)輸入3，并把size-pt賦值3）然后根據(jù)size-pt，循環(huán)輸入初始化頁表里的頁號(hào)（-1,-1,-1）和對(duì)應(yīng)的塊號(hào) （2,

4、5,3）。用J來表示下一個(gè)將會(huì)被置換的頁面存放位置，初始指向頁表中最后一個(gè)頁 面，按照（j + 1）%size-pt循環(huán)。（將j賦值為0）。然后程序輸出頁表情況：頁號(hào)和對(duì)應(yīng)的塊號(hào)。（即：）至此初始化完成。程序提示input the address wanted to be translated。 exit）:”，要求輸入要轉(zhuǎn)換的邏輯地址.程序分離出頁號(hào)后查找頁表，查找到則直接輸出轉(zhuǎn)換后的地址。否則提示intermittence occurred, page A has been replaced with page B”，A代表被置換的頁號(hào)，B代表置換后的頁號(hào)。然后再輸出轉(zhuǎn)換后的地址（10進(jìn)制

5、）。輸出轉(zhuǎn)換后的地址后，程序還把轉(zhuǎn)換后的頁表顯示出來，可以清楚地了解頁 表是否被置換和置換情況。最后，結(jié)束時(shí)，輸出缺頁中斷次數(shù)。4.結(jié)果舉例初始時(shí)頁表如下：輸入邏輯地址5000(程序假設(shè)頁面大小為1k即1024).5000/1024=4; 5000%1024=9045000(4,904)查找 arrayi0(for(int i=0;i=2;i+)if(arrayi0=4) x=i;break;等等）a.如果找到，5000。分（4,904）。分（2,904）。分2*1024+904,輸出此結(jié)果。b.如果沒找到，產(chǎn)生缺頁中斷，根據(jù)j所指向的位置（例1：假設(shè)j=0）,把 arrayj0=4;然后找出

6、 arrayj1=2，5000。分（4,904）。分（2,904） 62*1024+904 ；修改 j 的值，j=（j+1） % size-pt；然后把 sum-int+；根據(jù)j所指向的位置（例2 :假設(shè)j=1）,把a(bǔ)rrayj0=4;然后找出 arrayj1=5，5000。分（4,904）。分（5,904）。分5*1024+904 ；修改 j 的 值，j=（j+1） % size-pt；然后把 sum-int+；（二）頁面置換模擬：算法思想輸入頁面序列，缺頁時(shí)按FIFO的策略進(jìn)行頁面置換，輸出置換情況和缺頁 次數(shù).數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)size-pt表示分配給該進(jìn)程的塊數(shù)（本例為3）。j指向下一個(gè)將被置換

7、的頁面，初始為0，指向頁表的第一項(xiàng).sum-int用來計(jì)算中斷次數(shù)。執(zhí)行結(jié)果舉例輸入size-pt為3輸入頁面序列為 5000,3172,2072,1279,4100,3190,5200,100,200,-1 （-1表示輸入結(jié)束）。（所在頁面數(shù)：第4、3、2、1、4、3、5、0、0）輸出為：There has been intermittencesoccurred.表示有次中斷發(fā)生五.實(shí)驗(yàn)源代碼import java.util.*;public class Example public static void main(String args) final int a=1024;int siz

8、e_pt;/ 頁表大小System.out.println(please input size of the page table:);Scanner reader二new Scanner(System.in);size_pt=reader.nextInt();int array二new intsize_pt2;/ 二維數(shù)組表示頁表 System.out.println(please initise array:);for(int i=0;isize_pt;i+) for(int k=0;k2;k+)arrayik=reader.nextInt();System.out.println(置換前

9、的頁表：)； for(int i=0;isize_pt;i+) for(int k=0;k2;k+) System.out.print(arrayik+);System.out.println();int sum_int=0;/ 中斷次數(shù) int num=1;/邏輯地址 int yemianshu;/ 頁面數(shù)int b;/置換后的頁號(hào)int kuaihao;/ 塊號(hào)int xiangdui;/相對(duì)地址int j=0;/下一個(gè)將要被置換的頁面存放位置 int i;while(num!=-1) System.out.println(請(qǐng)輸入地址：)； num二reader.nextInt();if(num=-1) break; yemianshu=num/a; b=num%a; for(i=0;i=2)/產(chǎn)生缺頁中斷； arrayj0=yemianshu; kuaihao二arrayj1; sum_int+; j=(+j)%3; else/查頁表； kuaihao二arrayi1;/ sum_int+;xiangdui二kuaihao*a+b;System.out.println(yemianshu+ +arrayj0+ +xiangdui); System.ou