虚拟也是管理 实验报告.docx
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虚拟也是管理实验报告
实验二虚拟页式管理
1.实验内容:
模拟请求页式存储管理中硬件的地址转换和缺页中断,并用先进先出调度算法(FIFO)处理缺页中断;
2.要求:
①指令序列的设定可以执行拟定,格式如表3;
②在完成了FIFO换页策略后,可以选做LRU的换页策略,并进行比较;
③作业允许的页架数m在不同情况下的缺页中断率;
④程序运行时显示地址转变和页面调入调出过程。
3.步骤:
①设计页表及其数据结构:
页号
标志:
是否在主存;
页架号:
设定页表在主存的位置;
修改标志:
设定页面在主存中是否修改过;
磁盘上位置:
设定页面在辅存中的位置;
例如:
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”表示修改过,否则为“0”表示未修改过。
表1页表格式
页号
标志
页架号
修改标志
在磁盘上位置
②设计一个地址转换程序半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1.1。
③设计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。
数据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。
④设计输入数据和输出格式;
如:
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,其作3页未主存,该作业的页表如下:
页号
标志
页架号
修改标志
在磁盘上位置
0
1
5
0
011
1
1
8
0
012
2
1
9
0
013
3
1
1
0
021
4
0
0
022
5
0
0
023
6
0
0
121
如果该作业依次执行的指令序列如附表3所示:
操作
页号
页内地址
操作
页号
页内地址
+
0
070
移位
4
053
-
1
050
+
5
023
×
2
015
存
1
037
存
3
021
取
2
078
取
0
056
+
4
001
-
6
040
存
6
084
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)。
⑤编程上机,验证结果。
4.实验报告:
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,核对执行结果实验报告:
①实验题目;
②程序中所用的数据结构及说明;
③打印一份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。
P[K]:
=要装入的新页页号
K:
=(k+1)modm
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1.1。
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
,若d为-1则结束,否则进入流程控制过程,得P1和d,查表在主存时绝对地址P1×1024+d
#include
#include
usingnamespacestd;
intlength,num_page,count,seed;
intresult[20][30],order[30],a[10];
intpos1,flag1,flag2,flag3;
charresult1[30];
voidinit()
{
memset(a,-1,sizeof(a));
inti;
cout<<"输入访问串的长度:
";
cin>>length;
cout<<"输入种子数控制产生的随机值:
";
cin>>seed;
srand(seed);
cout<<"产生的随机访问串:
";
for(i=0;i { //cin>>order[i]; order[i]=rand()%10; cout< } cout< cout<<"输入页面的个数: "; cin>>num_page; } voidprint() { inti,j; cout<<"(*表示缺页)"< cout< for(j=0;j printf("%2d",order[j]); cout< for(i=0;i { for(j=0;j { if(result[i][j]==-1) { printf(""); } else printf("%2d",result[i][j]); } cout< } for(j=0;j { printf("%2c",result1[j]); } cout< cout<<"缺页率: "< printf("=%.1lf",(count*1.0)/(length*1.0)*100); cout<<"%"< } boolsearch(intn)//查找当期内存是否已存在 { inti; for(i=0;i { if(a[i]==n) returntrue; } returnfalse; } voidagain()//用于再输入 { print(); intnumpage,m; printf("**************************************\n"); printf("1.重新输入新序列.\n"); printf("2.不改变访问序列只改变页面数.\n"); printf("0.不操作退出.\n"); printf("**************************************\n"); printf("选择所要操作: "); scanf("%d",&m); if(m==1) { flag1=1;//重新输入 init(); } elseif(m==2) { flag2=1; cout<<"输入新页面数: "; cin>>numpage; num_page=numpage;memset(a,-1,sizeof(a)); } elsereturn; } voidfifo()//先进先出 { inti,thisn=0; while (1) { count=0; flag1=flag2=0; for(i=pos1;i { if(! search(order[i])) { count++; result1[i]='*'; if(a[num_page-1]! =-1)//表示当前页面已满要淘汰一个 { a[thisn]=order[i]; thisn++; if(thisn>=num_page) thisn=0; } else { for(intj=0;j { if(a[j]==-1) { a[j]=order[i]; break; } } } } elseresult1[i]=''; for(intj=0;j { result[j][i]=a[j]; } } again();//再操作 if(flag1==0&&flag2==0) break; } } voidlru()//最久最近没使用 { inti,pos[10]; while (1) { count=0; flag1=flag2=0; memset(pos,-1,sizeof(pos)); for(i=pos1;i { if(! search(order[i])) { count++; result1[i]='*'; if(a[num_page-1]! =-1)//表示当前页面已满要淘汰一个 { intj,k; for(j=0;j { for(k=0;k { if(order[j]==a[k]) { pos[k]=j; } } } intmin=pos[0],min_pos=0; for(k=1;k { if(min>pos[k]) { min=pos[k]; min_pos=k; } } a[min_pos]=order[i]; } else//还有空页 { for(intj=0;j { if(a[j]==-1) { a[j]=order[i]; break; } } } } elseresult1[i]=''; for(intj=0;j { result[j][i]=a[j]; } } again();//再操作 if(flag1==0&&flag2==0) break; } } voidopt()//理想型 { inti,pos[10],flag[10]; while (1) { flag1=flag2=0; for(i=0;i { if(! search(order[i])) { count++; result1[i]='*'; if(a[num_page-1]! =-1)//表示当前页面已满要淘汰一个 { memset(pos,-1,sizeof(pos)); memset(flag,0,sizeof(flag)); intj,k; for(j=i;j { for(k=0;k { if(order[j]==a[k]&&flag[k]==0) { pos[k]=j; flag[k]=1; } } } cout< intmax=-10,max_pos; for(k=0;k { if(pos[k]==-1)//未出现则跳出,替换该值 { max_pos=k; break; } elseif(max { max=pos[k]; max_pos=k; } } a[max_pos]=order[i]; } else//还有空页 { for(intj=0;j { if(a[j]==-1) { a[j]=order[i]; break; } } } } elseresult1[i]=''; for(intj=0;j { result[j][i]=a[j]; } } again();//再操作 if(flag1==0&&flag2==0) break; } } voidmune() { intm; printf("\n**************************************\n\n"); printf("动态分配分区方法演示\n"); printf("\n**************************************\n\n"); printf("1.先进先出算法.\n\n"); printf("2.最久最近未使用页面置换算法.\n\n"); printf("3.理想型淘汰算法.\n\n"); printf("0.退出程序.\n"); printf("\n**************************************\n"); printf("\n选择所要操作: "); scanf("%d",&m); switch(m) { case1: init(); fifo(); mune(); break; case2: init(); lru(); mune(); break; case3: init(); opt(); mune(); break; case0: break; default: printf("选择错误,重新选择."); mune(); } } voidmain()//主函数 { mune(); }
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