操作系统分页式存储管理课程设计

1、石家庄经济学院华信学院操作系统课程设计报告（学院）系:华信学院专 业:计算机科学与技术姓 名:班级:09级3班学号:40941708032指导教师:孟永刚2012年6月22日操作系统课程设计报告姓名宋攀学号4日期2012 年 6 月 11-21 号实验室机房2、3指导教师孟永刚设备编号设计题目虚拟存储器一、设计内容模拟分页式虚拟存储管理中硬件的地址转换和缺页中断，以与选择页面调度算法处理缺页中断。二、设计目的在计算机系统中，为了提高主存利用率，往往把辅助存储器（如磁盘）作为主 存储器的扩充，使多道运行的作业的全部逻辑地址空间总和可以超出主存的绝对 地址空间。用这种办法扩充的主存储器称为虚拟存储

2、器。通过本实习帮助同学们 理解在分页式存储管理中怎样实现虚拟存储器。三、设计过程、同组人员：陈秀张德蛟1. 数据结构设计本设计所用的数据结构包括：结构体和数组，详细描述如下: 指令结构体如下typedef structint page_ nu m;页号int unit_nu m;单兀号order;页表结构体如下typedef structint page_ nu m;页号int flag;/ 标志int memery_num;主存储块号int m_flag;修改标志char locatio n 4;/在磁盘上的位置pageform;作业页表数组如下#defi ne C 7 pageform a

3、C;主存页表数组如下#defi ne C14pageform pC1;2. 算法设计1）该源程序分为以下几个模块：（1 ）主存初始化模块（2）页表初始化模块（3）打印初始化后的页表信息模块（4）地址转换和产生缺页中断模块（5）先进先出（FIFO ）页面调度算法处理缺页中断模块2）对各模块进行详细说明：（1）主存初始化模块函数：memunit_init（）入口参数：无出口参数：无功能描述：调入4个页面对4个空闲主存进行页面初始化，调入页面包括a0,a1,a2,a3;空闲主存包括 p0,p1,p2,p3。图1主存初始化模块(2) 页表初始化模块函数：pagenit()入口参数：无出口参数：无功能描

4、述：对作业页表表项初始化，包括对页面a0,a1,a2,a3，a4,a5,a6的初始化。流程图如下：严*1开始初始化作业各页表项图2(3) 打印页表信息函数：pageform_print()入口参数：无出口参数：无功能描述：打印初始化后的作业页表表项，对作业页表表项初始化，包括对页面 a0,a1,a2,a31 ，a4,a5,a6的初始化；然后打印 开始图4地址转换和产生缺页中断模块(5)先进先出(FIFO )页面调度算法处理缺页中断模块函数:order2()入口参数：无出口函数：无功能描述：根据取出的指令的页号查找页表，在该页的标志位=1的前提下，如果是存命令，就置该页的修改标志位=1并且计算和

5、输出该页的绝对地址，如果不是存命令，就只计算和输出该页的绝对地址；在该页的标志位=0的前提下，则模拟FIFO算法，k 初始化为0，则执行把pk的各个表项分别赋值给j的各个表项，判断j页的修改标志是否为1 ，如果为1就输出 OUT j并且输出IN cmd.page_num ，否则只输出INcmd.page_num ，执行把 cmd.page_num 赋值给 pk.page_num ，再执行k:=(k+1)mod m，然后修改所有由于输入命令所引起的有关的页面各种表项，最后输出所有作业页面的最新表项値输入题諭内存鬻下主存块号11110 0 0修改标志磁盘位置01191231302102202312

6、1-W- 3 iSi i£ 一图7输入1后的窗口3. 输入的页号为0，输入的单元号为70,输入有后继指令，结果截屏如图 8所示:CiXDOCUMEHTS AKD SETTIHGSADIIHISTRATORWf409417D8Q3245feBebu尝前内存页星口下: 而'l标心11主存块号59修改标志00Q0000磁盘便置0116120130210220231214£1000请输入新指令的单元号:70是否有后继指令少61绝对地址为r 710图8输入已在主存中的作业 /4. 输入的页号为4，输入的单元号为53，输入无后继指令，结果截屏如图9所示:W 主存块号修改标志0S

7、磷蛊位置01101261362162 3623121t-v CzXDOCmEMTS AID SETTIHGSXADIiaiSTRATORX面MDMlTDSDdM宋皐WeIhi11180郵遵黑鬍贾号*0请输入新指令的单元号:70是否有后继指令0/1 =绝对地址为：710鹼矯霸蔬号：4请输入新捐令的单元号I是否有后继指令0/10Pre5 any key to contdnie图9输入未在主存中的作业5. 输入2后的初始窗口截屏如图10所示:0002341 1 Q0Q210128 S肛29 0Q13主存块号0 1二羽h ClWCUlEITS Aim SETTIliGSADIlJiLSTRATOR 桌

8、画14仙411UUM 21 宋畢 IMbm.0藹内存黔下号页0?曙 入必 输输 6WW燼改标志0磁盘位置011图10输入题目2的初始化窗口6. 输入的页号为0,输入的单元号为70,输入存指令，输入无后继指令，结果 截屏如图11所示：修改标志磁盘位置主存块号擲存踏1111070号元单>: 的zn 令心 舀令 S 入存 输否12 3 4呂石请请请是y是1绝请请寻k0 0指令入入171盘 为的?8 址地入入盂 *C:D0CUIEHTS)SETTIHGSADII¥ISTRATOK桌面40941708032*1 宋拳诒输人题v<lz2> =图11输入新指令7. 输入的页号为4

9、，输入的单元号为 53，输入存指令，输入有后继指令，结 果截屏如图12所示：心"C:DOCUIENTS AJO) SET TING SAI>IIliISTRATOR< 面 14D 旳 lT(J80d 制末春 M>Ebu是否有后继扌旨令WZD21绝对地址为 ?ia4请输入新指令的单元号汚丁是杏存扌旨令1IH 4贡号标志主存块号S01121?3111弓0&电否有后继指令C0/1>：傷改标志磁盘位置12 3 12 31112 2 20 0 0 0 0 0121图12输入新指令8. 输入的页号=5，输入的单元号=23，输入非存指令，输入无后继指令，结果截屏如图

10、13所示：cv *C:)OCUIEirS AND SEIT1BGSSTRATO面V10财 170803创宋拿ID訪毗0 01an11 80012219B01331 1Q即1415102250092300121请*5请辛俞入新的指今： 备入嶄指令馬页号；俞入新指令的单元号吃丁写存指令头是否有后继指令®60IN5瓦号标志主存块号傻改标志磁盘位置601Oil00012219G01331 160214151Q2251 8e0230&121Pfcsskwy to comtinue图13输入新指令五、设计总结此次试验，全部程序与全部模块均参与研究，现在均已熟悉，对各个模块都详 细的说明了

11、它们的功能等等，两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检 验了我所学习的知识，并且更正了我的一个误区，让我对所学的知识有了更深刻 的认识。六、指导教师评语与成绩评语：成绩:源代码#in clude<iostream.h>#in cludevstri ng.h>#defi ne C 7#defi ne C1:ypedef structint page_ nu m;页号int flag;/ 标志int memery_num;/主存储块号int m_flag;修改标志char locati on 4;/在磁盘上的位置pageform;pageform aC;pageform

12、pC1;nt k=0;nt i=0;nt select;pageform j;nt n;/是否有后继指令nt x;:ypedef struct int page_ nu m; 页号int unit_nu m; 单元号order;void mem un it_i nit()p0.page_ num=0;p0.flag=1;p0.memery_ num=5;p0.m_flag=0; strcpy(p0ocatio n,"011"); p1.page_ num=1;p1.flag=0;p1.memery_ num=8;p1.m_flag=0;strcpy(p1.locatio n

13、,"012"); p2.page_ num=2;p2.flag=1;p2.memery_ num=9;a2.m_flag=0;strcpy(p2.locatio n,"013");p3.page_ num=3;p3.flag=1; p3.memery_ num=1; p3.m_flag=0;strcpy(p3ocatio n,"021");void page_i nit()a0.page_ num=0;a0.flag=1;a0.memery_ num=5; a0.m_flag=0;strcpy(a0.locatio n,"0

14、11");a1.page_ num=1;a1.flag=1;a1.memery_ num=8; a1.m_flag=0;strcpy(a1.locatio n,"012");a2.page_ num=2;a2.flag=1;a2.memery_ num=9; a2.m_flag=0;strcpy(a2.locatio n,"013");a3.page_ num=3; a3.flag=1; a3.memery_ num=1; a3.m_flag=0;strcpy(a3ocatio n,"021");a4.page_ num=4

15、; a4.flag=0;a4.m_flag=0; strcpy(a4.locatio n,"022");a5.page_ num=5; a5.flag=0; a5.m_flag=0;strcpy(a 5 .locatio n,"023");a6.page_ num=6; a6.flag=0;a6 .m_flag=0;strcpy(a 6 .locatio n,"121");void recycle()"<<"修改标志Cout«" 页号"<<"标志&qu

16、ot;<<"主存块号'<<"磁盘位置"<<endl;for(i nt i=O;i<C;i+)if(ai.flag=1)"vvai.flagv<""vvai.m_flagv<"cout<<ai.page_ num<<"'<<ai.memery_ num<<" '<<ai.locati on«en dl;elsecout<<ai.page_ num&l

17、t;<""vvai.m_flagv<""vvai.flagv<""<<""<<ai.locati on«en dl;pageform_pri nt() page_i ni t();cout«"当前内存页表如下:"<<endl;recycle();order1() page_i nit();order cmd;cout«"请输入新的指令："<<e ndl;cout«&quo

18、t;请输入新指令的页号："<<e ndl;cin> >cmd.page_ num;if(cmd.page_ num >6|cmd.page_ num<0) docoutvv"请重新输入正确页号(0-6):"<<endl;cin> >cmd.page_ num;while(cmd.page_ num >6|cmd.page_ num <0);cout«"请输入新指令的单元号："<<e ndl;cin> >cmd.u nit_num;coutv

19、v" 是否有后继指令(0/1):"<<endl;cin»n;if(acmd.page_ nu m.flag=1)x=128*acmd.page_ nu m.memery_ nu m+cmd.u nit_num; coutvv" 绝对地址为："vvxvve ndl;elsecout«"* "<<cmd.page_ num <<e ndl;void order2()mem un it_i nit();char r;order cmd;cout«"请输入新的指令：&

20、quot;<<e ndl;coutvv"请输入新指令的页号："<<e ndl;cin> >cmd.page_ num;if(cmd.page_ num >6|cmd.page_ num<0)docoutvv"请重新输入正确页号(0-6):"<<endl; cin> >cmd.page_ num;while(cmd.page_ num >6|cmd.page_ num <0);coutvv"请输入新指令的单元号:"cin> >cmd.u ni

21、t_num;cout«"是否存指令(y/n):"«endl;cin»r;cout«" 是否有后继指令(0/1):"<<endl;cin»n;if(acmd.page_ nu m.flag=1)x=128*acmd.page_ nu m.memery_ nu m+cmd.u nit_num; if(r='y')acmd.page_ nu m.m_flag=1;elsecout«" 绝对地址为："vvxvve ndl;elsej.flag=pk.flag;j.m_flag=pk.m_flag;j.memery_ num=pk.memery_ num;j.page_ num