实验四 两级放大电路实验报告及实验四 页式虚拟存储管理中地址转换和页式中断 FIFO LRU OPT C++版本

实验四两级放大电路一、实验目的l、掌握如何合理设置静态工作点。2、学会放大器频率特性测试方法。3、了解放大器的失真及消除方法。二、实验原理1、对于二极放大电路，习惯上规定第一级是从信号源到第二个晶体管BG2的基极，第二级是从第二个晶体管的基极到负载，这样两极放大器的电压总增益Av为：式中电压均为有效值，且，由此可见，两级放大器电压总增益是单级电压增益的乘积，由结论可推广到多级放大器。当忽略信号源内阻RS和偏流电阻Rb的影响，放大器的中频电压增益为：必须要注意的是AV1、AV2都是考虑了下一级输入电阻（或负载）的影响，所以第一级的输出电压即为第二级的输入电压，而不是第一级的开路输出电压，当第一级增益已计入下级输入电阻的影响后，在计算第二级增益时，就不必再考虑前级的输出阻抗，否则计算就重复了。2、在两极放大器中β和IE的提高，必须全面考虑，是前后级相互影响的关系。3、对两级电路参数相同的放大器其单级通频带相同，而总的通频带将变窄。三、实验仪器l、双踪示波器。 2、数字万用表。3、信号发生器。 4、毫伏表5、分立元件放大电路模块四、实验内容1、实验电路见图4-1图4-1两级交流放大电路2、设置静态工作点(l)按图接线，注意接线尽可能短。(2)静态工作点设置：要求第二级在输出波形不失真的前提下幅值尽量大，第一级为增加信噪比，静态工作点尽可能低。(3)在输入端加上lKHz幅度为lmV的交流信号(一般采用实验箱上加衰减的办法，即信号源用一个较大的信号，例如l00mV，在实验板上经l00:1衰减电阻降为1mV)调整工作点使输出信号不失真。注意：如发现有寄生振荡,可采用以下措施消除：①重新布线，尽可能走线短。②可在三极管eb间加几p到几百p的电容。③信号源与放大器用屏蔽线连接。3、按表4-1要求测量并计算，注意测静态工作点时应断开输入信号。静态工作点输入/输出电压（mV）电压放大倍数第1级第2级第1级第1级整体Vc1Vb1Ve1Vc2Vb2Ve2ViVo1Ao2Av1Av2Av空载32.5mv0.655v0.2mv6.14v2.625v2.025v0.017v19.2mv480mv1.132828.2负载32.5mv0.655v0.2mv6.13v2.626v2.025v0.015v4、接入负载电阻RL=3KΩ，按表4-l测量并计算，比较实验内容4-2的结果。5、测两级放大器的频率特性(l)将放大器负载断开，先将输入信号频率调到lKHz，幅度调到使输出幅度最大而不失真。(2)保持输入信号幅度不变，改变频率，按表4-2测量并记录。(3)接上负载，重复上述实验。表4-2f（Hz）501002505001000250050001000020000RL=∞RL=3K七.实验总结及感想1.从实验数据来看，实验值和理论值还是存在一定差异。实验中所采用的元件并非理想元件，理论计算时一般都忽略一些小数据，所以两者存在误差。2、实验结果分析（1）同单级放大电路，三极管共射放大电路的静态工作点在工作区时，能实现将电流放大的功效。（2）采用直接耦合方式，每级放大器的工作点会逐渐提高。简化部分电路，采用差分输入，共射放大的形式。（3）、当Ic偏小时，放大电路容易产生截止失真；当Ic偏大时，容易产生饱和失真。饱和失真在图像上的体现是“削顶”，而截止失真会“缩顶”。（4）、输入信号和输出信号反相，有较大的电流和电压增益。3、实验感想（1）、实验所测参数均为放大器处于放大工作状态下的工作参数，当示波器波形出现失真时，放大器工作在饱和区或截止区，即放大器非正常工作，所以要在示波器监视输出波形不失真的情况下测试放大器的各项参数。（2）、一定要保证电路连接正确的情况下接通电源，避免短路烧坏实验器材。（3）、输入电压不能过大也不能过小，频率要选择中频段，避免失真以保证Au接近为定值。实验四页式虚拟存储管理中地址转换和页式中断FIFO一、实验目的深入了解页式存储管理如何实现地址转换；进一步认识页式虚拟存储管理中如何处理缺页中断以及页面置换算法。二、实验主要内容编写程序完成页式虚拟存储管理中地址转换过程和模拟缺页中断的处理。实验具体内容包括：首先对给定的地址进行转换工作，若发现缺页则先进行缺页中断处理，然后再进行地址转换；最后编写主函数对所做工作进行测试。假定主存64KB，每个主存块1024字节，作业最大支持到64KB，系统中每个作业分得主存块4块。三、实验原理1）地址转换过程：首先从逻辑地址中的高位取得页号，然后根据页号查页表，得到块号；然后从逻辑地址中的低位取得页内地址，将块号和页内地址合并即得到物理地址。2）缺页中断处理根据页号查找页表，判断该页是否在主存储器中，若该页标志位“0”，形成缺页中断。操作系统让调出中断处理程序处理中断。四、实验方法与步骤实现地址转换与缺页中断处理，主要考虑三个问题：第一，设计页式虚拟存储管理方式中页表的数据结构；第二，地址转换算法的实现；第三，缺页中断处理算法的实现。1)

设计页表的数据结构页式虚拟存储管理方式中页表除了页号和该页对应的主存块号外，至少还要包括存在标志（该页是否在主存），磁盘位置（该页的副本在磁盘上的位置）和修改标志（该页是否修改过）。在实验中页表用数组模拟，其数据结构定义如下：struct{intlnumber;//页号intflag;//表示页是否在主存中，“1”表示在，“0”表示不在intpnumber;//该页所在主存块的块号intwrite;//该页是否被修改过，“1”表示修改过，“0“表示没有修改过intdnumber;//该页存放在磁盘上的位置，即磁盘块号}page[n];//页表定义2）地址转换算法的实现地址转换是由硬件完成的，实验中使用软件程序模拟地址转换过程。在实验中，每个主存块1024字节，则块内地址占10位；主存64KB，则主存共64块，即块号占6位；物理地址共占16位；作业最大64KB，则作业最大占64块，即页号占6位，逻辑地址共占16位。（用主存的大小计算物理地址位数，用最大作业大小计算逻辑地址位数）。在页式虚拟存储管理方式中，作业信息作为副本放在磁盘上，作业执行时仅把作业信息的部分页面装入主存储器，作业执行时若访问的页面在主存中，则进行地址转换，若访问的页面不在主存中，则产生一个“缺页中断”，由操作系统把当前所需要的页面装入主存储器后，再次执行时才可以按上述方法进行地址转换。

模拟地址转换流程度3）

缺页中断处理算法的实现缺页处理过程简单阐述如下：a)根据当前执行指令中逻辑地址的页号查找页表，判断该页是否在主存储器中，若该页标志为“0”，形成缺页中断。中断装置通过交换PSW让操作系统的中断处理程序占用处理器。b)操作系统处理缺页中断的方法及时查主存分配表，找一个空闲主存块；若无空闲块，查页表，选择一个已在主存的页面，把它暂时调出主存。若在执行过程中该页被修改过，则需将该页信息写回磁盘，否则不比写回；c)找出该页的位置，启动磁盘读出该页的信息，把磁盘上读出的信息装入第2不找到的主存块，修改页表中该页的标志为“1”；d)由于产生缺页中断的那条指令还没有执行完，所以页面装入后应该重新执行被中断的指令。当重新执行该指令时，由于要访问的页面已在主存中，所以可以正常执行。关于第二步的查找装入新页面的主存块处理方式，不同系统采用的策略可能有所不同，这里采用局部置换算法，就是每个作业分得一定的主存块，只能在分得的主存块内查找空闲块，若无空闲主存块，则从该作业中选择一个页面淘汰出主存。实验中采用局部置换算法。使用局部置换算法时，存在这样一个问题：就是在分配给作业主存空间时，装入哪些页？有的系统采取不装入任何一页，当执行过程中需要时才将其调入。有点系统采用页面预置的方法，事先估计可能某些页面会先用到，在分配主存块后将这些页面装入。在本实验中采用第二种方法，分配主存空间时将前几页调入主存，假定系统中每个作业分得主存块m块，则将第0~m-1页装入主存。因为是模拟硬件工作，所有在实验中如果访问的页不再主存中时，则输入该页页号，表示硬件产生缺页中断，然后直接转去缺页中断处理；由于采用页面预置方法，在给定的主存块中一定无空闲块，只能淘汰已在主存的一页；没有启动磁盘的工作，淘汰的页面需要写回磁盘时，用输入页号表示，调入新的一页时，将该页在页表中的存在标志置为“1”，输出页号表示将该页调入主存。当主存中无空闲块时，为装入一个页面，必须按照某种算法从已在主存的页中选择一页，将它暂时调出主存，让出主存空间，用来存放装入的页面，这个工作称为“页面调度”。常用的页面调度算法有：先进现出、最近最少用算法、和最近最不常用算法。在本实验中采用先进现出调度算法。先进现出算法总是选择驻留在主存时间最长的一页调出。实验中把主存储器的页的页号按照进入主存的先后次序拍成队列，每次总是调出对首的页，当装入一个新页后，把新页的页号排入对尾。实验中，用一个数组存放页号的队列。假定分配给作业的主存块数为m，数组可由m个元素组成，p[0],p[1],p[2]……p[m-1];对首指针head;采用页面预置的方法，页号队列的长度总是m，tail等于(head+1)%m。因此可以使用一个指针，只用head即可。在装入一个新的页时，装入页和淘汰页同时执行，当装入一个新的页时，将其页号存入数组：淘汰页的页号＝p[head];p[head]=新装入页的页号；head=(head+1)%m;实验执行一条指令时，不模拟指令的执行，只是考虑指令执行是否修改页面，若修改页面，则将该页的页表中的修改标志位置“1”，然后输出转换后的物理地址，并输出物理地址来表示一条指令执行完成；如果访问的页不在主存时，则产生缺页中断，然后直接转去缺页中断处理，最后模拟中断返回，就是返回冲进进行地址转换。因为没有实际主存，所有在模拟程序中首先手工输入页表信息，创建该作业的页表；然后循环执行假定的指令，观察地址转换情况。五、练习题采用LRU页面调度算法编程实现上述虚拟页式存储管理的地址转换。源代码#include<iostream.h>#definen64//页表的最大长度#definelength4//系统为每个作业分配的主存块数struct{ intlnumber;//页号 intflag;//表示页是否在主存中，“1”表示在，“0”表示不在 intpnumber;//该页所在主存块的块号 intwrite;//该页是否被修改过，“1”表示修改过，“0“表示没有修改过 intdnumber;//该页存放在磁盘上的位置，即磁盘块号}page[n];//页表定义intm;intpage_length;//页表的实际长度intp[length];//用向量模拟主存inthead;voidpage_interrupt(int);//缺页中断处理函数voidcommand(unsigned,int);//命令处理函数voidmain(){ intlnumber,pnumber,write,dnumber; unsignedladdress; inti; cout<<"输入页表的信息，创建页表（页号从0开始，若页号为－1，则结束输入）\n"; cout<<"请输入页号和辅存地址："; cin>>lnumber>>dnumber; cin.ignore(); i=0; while(lnumber!=-1) { page[i].lnumber=lnumber; page[i].flag=0; page[i].write=0; page[i].dnumber=dnumber; i++; cout<<"请输入页号和辅存地址:"; cin>>lnumber>>dnumber; } //预先将输入的页调入主存块中 page_length=i; cout<<"输入主存块号(输入少于或者等于"<<i<<"个数据，若块号数为－1，则结束输入):"; cin>>pnumber; cin.ignore(); m=0; head=0; while(m<length&&pnumber!=-1) { if(m<i) { page[m].pnumber=pnumber; page[m].flag=1;//调入主存后，标志为置1 p[m]=m;//记录主存中的页号 m++; } cout<<"输入主存块号(输入少于或者等于"<<i<<"个数据，若块号数为－1，则结束输入):"; cin>>pnumber; cin.ignore();}//while cout<<"输入指令性质（1－修改，0－不需要，其他－结束程序运行）和逻辑地址\n" <<"逻辑地址最大能支持2的16次方－1＝65535。\n"; cout<<"输入指令性质："; cin>>write; cin.ignore(); cout<<"输入逻辑地址："; cin>>laddress; cin.ignore(); while(write==0||write==1) { command(laddress,write);//将输入的逻辑地址转换成物理地址 cout<<"输入指令性质："; cin>>write; cin.ignore(); if(write!=0&&write!=1)break; cout<<"输入逻辑地址："; cin>>laddress; cin.ignore(); }//while}//main/*中断处理函数，采用先进先出的页面调度算法*/voidpage_interrupt(intlnumber){intj; cout<<"发生缺页中断"<<lnumber<<endl; j=p[head]; p[head]=lnumber; head=(head+1)%m; if(page[j].write==1) cout<<"将页"<<j<<"写回磁盘第"<<page[j].dnumber<<"块！\n"; page[j].flag=0; page[lnumber].pnumber=page[j].pnumber; page[lnumber].flag=1; page[lnumber].write=0; cout<<"淘汰主存块"<<page[j].pnumber<<"中的页"<<j<<",从磁盘第" <<page[lnumber].dnumber<<"块中调入页"<<lnumber<<endl;}/*地址转换函数，将逻辑地址转换成物理地址，如果要查找的页不在主存当中则产生缺页中断*/voidcommand(unsignedladdress,intwrite){unsignedpaddress,ad,pnumber; intlnumber;kk: lnumber=laddress>>10;//取逻辑地址高6位，页号 ad=laddress&0x3ff;//页内地址 cout<<"该逻辑地址的页号为："<<lnumber<<"页内地址为："<<ad<<endl; if(lnumber>=page_length) {//页号大于页表的长度，则无效页号 cout<<"该页不存在！\n"; return; } if(page[lnumber].flag==1){//页号为lnumber在内存当中 pnumber=page[lnumber].pnumber; paddress=pnumber<<10|ad; cout<<"逻辑地址是："<<laddress<<"对应物理地址是："<<paddress<<endl; if(write==1)//该页被修改过 page[lnumber].write=1; } else {//页号为lnumber不在内存当中，则产生缺页中断 page_interrupt(lnumber); gotokk; }}//command页式存储管理OPT，LRU实验报告一、实验目的：掌握分页式存储管理的基本概念和实现方法。要求编写一个模拟的分页式管理程序，并能对分页式存储的页面置换算法进行编写和计算各个算法的缺页率。二、程序设计：首先创建页面链指针数据结构，并设计页面映像表，采用数组的方法给定页面映像。申请缓冲区，将一个进程的逻辑地址空间划分成若干个大小相等的部分，每一部分称做页面或页。每页都有一个编号，叫做页号，页号从0开始依次编排，如0，1，2……。设置等大小的内存块。初始状态：将数据文件的第一个页面装入到该缓冲区的第0块。设计页面置换算法，这里分别采用最佳页面置换算法OPT和最近最久未使用置换算法LRU,并分别计算它们的缺页率，以比较它们的优劣。三、算法说明：执行程序时，当主存没有可用页面时，为了选择淘汰主存中的哪一页面，腾出1个空闲块以便存放新调入的页面。淘汰哪个页面的首要问题是选择何种置换算法。该程序采用人工的方法选择，依置换策略选择一个可置换的页，并计算它们的缺页率以便比较。/*分页式管理实验-源程序*/#include<stdlib.h>#include<conio.h>#include<stdio.h>#include<string.h>#defineN16#definenum5/*进程分配物理块数目*/intA[N]={1,2,3,4,5,6,7,8,5,2,3,2,7,8,1,4};/*页表映像*/typedefstructpage{ intaddress;/*页面地址*/ structpage*next;}page;structpage*head,*run,*rear;voidjccreat()/*进程分配物理块*/{ inti=1; page*p,*q; head=(page*)malloc(sizeof(page)); p=head; for(i=1;i<=num;i++) { q=(page*)malloc(sizeof(page)); p->next=q; q->address=0; q->next=NULL; p=q; } rear=p;}intsearch(intn){ page*p; inti=0; p=head; while(p->next) { if(p->next->address==n) { printf("Getitatthepage%d\n",i+1); run=p; return1; } p=p->next; i++; } return0;}voidchangeOPT(intn,intposition){ inti; inttotal=0; intflag=1; intdistance[num]; intMAX; intorder=0; page*p,*q; p=head->next; q=head->next; for(i=0;i<num;i++) distance[i]=100; i=0; while(p) { if(p->address==0) { flag=0;break; } p=p->next; i++; } if(!flag) { p->address=n; printf("Changethepage%d\n",i+1); } else { while(q) { for(i=position;i<N;i++) { if(q->address==A[i]) distance[total]=i-position;} total++; q=q->next; } MAX=distance[0]; for(i=0;i<num;i++) { if(distance[i]>MAX) { MAX=distance[i]; order=i; } } printf("Changethepage%d\n",order+1); i=0; while(p) { if(i==order) p->address=n; i++; p=p->next; } } }voidchangeLRU(intn){ inti=0; intflag=1; page*p,*delect; p=head->next; while(p) { if(p->address==0) { flag=0; p->address=n; printf("Changethepage%d\n",i+1); break; } p=p->next; i++; } if(flag) { delect=head->next; head->next=delect->next; printf("Delectfromthehead,andaddnewtotheend.\n"); delect->address=n; rear->next=delect; rear=delect; rear->next=NUL