模拟分页式虚拟存储管理中硬件的地址转换和缺页中断，以及选择页面调度算法处理缺 页中断。
二.实验题目：
模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。
用先进先出（FIFO）页面调度算法处理缺页中断。
由于是模拟调度算法，所以，不实际启动输出一页和装入一页的程序，而用输出调 出的页号和装入的页号来代替一次调出和装入的过程。
三.代码实现：
指令集包括pageNumber(页号) ,offset(单元号), operation(操作)三个成员组成，本次程序初始化指令集如下图所示：(该表已在“void Order_init() ”函数中预写入)
注:初始化(initial)时默认上表的0-3号页面已装入主存，且使用了内存块的第1，5，8，9块(Memory_used[Mnum])。
#include#include #define Pnum 7 //页表长度 #define Mnum 10 //主存块数 #define Onum 12 //指令集总数 struct Page_table { int pageNumber; //页号 int memoryBlock; //主存块号 int flag; //标志位 0表示页不在主存 1表示页在主存 int diskLocation; //磁盘位置 }page_table[Pnum]; struct Order_table { int pageNumber;//页号 int offset; //单元号 char operation; //操作 }Order_table[Onum]; int before_page = -1;//保存被FIFO算法置换出的页号 int Memory_uesd[Mnum] = {1,0,1,1,1,0,1,1,0,0}; //数组下标表示块号，对应值为0表示未使用， //1模拟被非页占用 2模拟内存分配给模拟作业的块数，本次模拟分配4块，块号依次为1，5，8，9 int Memory_list[4] = { 0,1,2,3 }; //表示已被装入内存的页号，共四个位置,初始默认0，1，2，3页已装入 若未装入，则用-1占位 void show_page_table() //打印当前页表 { printf("【页表】:n"); int i = 0; for (i; i < Pnum; i++) { printf("页号:%d", page_table[i].pageNumber); printf(" 块号:%2d", page_table[i].memoryBlock); printf(" 标志位:%d", page_table[i].flag); printf(" 磁盘位置:%.3dn", page_table[i].diskLocation); } printf("n"); } void show_Memory_list() //打印已装入内存的页及其对应在内存中的块号 { int i = 0; for (i; i < 4; i++) { if (Memory_list[i] != -1) { printf("【%d】:第%d页-->第【%d】块n",i,Memory_list[i],page_table[Memory_list[i]].memoryBlock); } } } void Order_init() //指令集初始化 { //逻辑地址：pageNumber+offset //设置指令集 C:存 Q:取 Y：移位 Order_table[0].operation = '+'; Order_table[0].pageNumber = 0; Order_table[0].offset = 70; Order_table[1].operation = '+'; Order_table[1].pageNumber = 1; Order_table[1].offset = 50; Order_table[2].operation = 'X'; Order_table[2].pageNumber = 2; Order_table[2].offset = 15; Order_table[3].operation = 'C'; Order_table[3].pageNumber = 3; Order_table[3].offset = 21; Order_table[4].operation = 'Q'; Order_table[4].pageNumber = 0; Order_table[4].offset = 56; Order_table[5].operation = '-'; Order_table[5].pageNumber = 6; Order_table[5].offset = 40; Order_table[6].operation = 'Y'; Order_table[6].pageNumber = 4; Order_table[6].offset = 53; Order_table[7].operation = '+'; Order_table[7].pageNumber = 5; Order_table[7].offset = 23; Order_table[8].operation = 'C'; Order_table[8].pageNumber = 1; Order_table[8].offset = 37; Order_table[9].operation = 'Q'; Order_table[9].pageNumber = 2; Order_table[9].offset = 78; Order_table[10].operation = '+'; Order_table[10].pageNumber = 4; Order_table[10].offset = 1; Order_table[11].operation = 'C'; Order_table[11].pageNumber = 6; Order_table[11].offset = 84; } void initial() //初始化 { //pageNumber初始化 int i=0; for (i; i < Pnum; i++) { page_table[i].pageNumber = i; } //初始化假设0-3号页已装入主存 flag置为1,且对应Memory_used[]中的值也要修改 //第0页 page_table[0].flag = 1; page_table[0].memoryBlock = 5; page_table[0].diskLocation = 11; //第1页 page_table[1].flag = 1; page_table[1].memoryBlock = 8; page_table[1].diskLocation = 12; //第2页 page_table[2].flag = 1; page_table[2].memoryBlock = 9; page_table[2].diskLocation = 13; //第3页 page_table[3].flag = 1; page_table[3].memoryBlock = 1; page_table[3].diskLocation = 21; //第4页 page_table[4].flag = 0; page_table[4].memoryBlock = -1; page_table[4].diskLocation = 22; //第5页 page_table[5].flag = 0; page_table[5].memoryBlock = -1; page_table[5].diskLocation = 23; //第6页 page_table[6].flag = 0; page_table[6].memoryBlock = -1; page_table[6].diskLocation = 121; //模拟预装入过程 Memory_uesd[1] = 2; Memory_uesd[5] = 2; Memory_uesd[8] = 2; Memory_uesd[9] = 2; } int check_inMemory(int page) //判断该页号是否已装入内存 返回1表示装入 -1表示未装入 { int flag=-1; //标识符初始化为-1 if (page_table[page].flag == 1) { flag = 1; } return flag; } int check_fullList() //找到模拟memory_list表中第一个空闲格的下标并返回，未找到则返回-1表示list表已满 { int flag = -1; int i = 0; for (i; i < 4; i++) { if (Memory_list[i] == -1) //找到第一个空块，并返回其下标 { flag = i; break; } } return flag; } int check_fullBlock() //找到模拟内存中第一个空闲块的下标并返回 未找到则返回-1表示内存已全被使用 { int flag = -1; int i = 0; for (i; i < Mnum; i++) { if (Memory_uesd[i] == 0) { flag = i; break; } } return flag; } void FIFO(int page) //先进先出页面置换算法 传入参数为本次置换页面 { int i = 1; before_page = Memory_list[0];//保存被置换页号 for (i = 1; i < 4; i++) { Memory_list[i - 1] = Memory_list[i]; //向前位移一位 } Memory_list[3] = page; //插入新页 //更新页表 page_table[page].memoryBlock = page_table[before_page].memoryBlock; page_table[page].flag = 1; page_table[before_page].memoryBlock = -1;//置为-1表示该页不存在对应主存块号 page_table[before_page].flag = 0;//表示未装入 } void operation_change(int i) //将某些操作转换成中文打印 i为指令集内指令序号 { if (Order_table[i].operation == 'C') { printf("【提示】操作为:存n"); //模拟操作 } else if (Order_table[i].operation == 'Q') { printf("【提示】操作为:取n"); } else if (Order_table[i].operation == 'Y') { printf("【提示】操作为:移位n"); } else { printf("【提示】操作为:%cn", Order_table[i].operation); //模拟操作 } } void Running() //运行函数 { //获取页面请求序列 程序默认采用Order中顺序 //for循环取指令 int i=0; int flag = 0; //表示第i条指令对应的页号是否装入内存 int page_in = 0; //表示插入Memory_list的下标 int block_in = 0; //表示插入Memory_used的下标 for (i; i < Onum; i++) { if (check_inMemory(Order_table[i].pageNumber)==1) { printf("【指令】第%d条指令对应页号命中，形成物理地址:%4d", i+1,page_table[Order_table[i].pageNumber].memoryBlock*128+ Order_table[i].offset);//页表长为7，2^7=128 operation_change(i); } if (check_inMemory(Order_table[i].pageNumber) == -1) { printf("n[-----------------【页面中断程序】---------------]n"); printf("【指令】第%d条指令执行产生缺页中断，中断页号为：%dn", i+1, Order_table[i].pageNumber); //发生缺页中断 //page_table[Order_table[i].pageNumber].flag = 1;//将其调入主存，flag置为1 //判断内存是否已满 if (check_fullBlock() == -1) //内存全使用,没有空闲块 调用FIFO算法 { FIFO(Order_table[i].pageNumber);//执行FIFO算法 printf("【提示】已进行页面置换,置换出的页号为：%d,装入的页号为：%dn", before_page, Order_table[i].pageNumber); printf("【提示】此时装入内存中的页为:n"); show_Memory_list(); //打印 } else//内存未完全使用，选择空闲块将页装入 { page_in = check_fullList(); //block不为-1 list也不可能为-1 Memory_list[page_in] = Order_table[i].pageNumber; //页号插入list表 block_in = check_fullBlock(); //返回块号 一定不为-1 //插入后更新页表数据 page_table[Order_table[i].pageNumber].flag = 1; page_table[Order_table[i].pageNumber].memoryBlock = block_in; printf("【提示】已将中断页装入内存,装入的页号为：%dn", Order_table[i].pageNumber); printf("此时装入内存中的页为:n"); show_Memory_list(); //打印 } //操作完成，现在已不缺页，可形成物理地址 printf("【提示】中断执行后对应的物理地址为:%d", page_table[Order_table[i].pageNumber].memoryBlock * 128 + Order_table[i].offset); operation_change(i); printf("[-----------------【页面中断程序】---------------]n"); } } } void main() { Order_init();//指令集初始化 initial(); //作业初始化 show_page_table(); //打印初始页表 Running(); //运行函数 system("pause"); }
四.运行结果
【打印页表】
【顺序执行作业指令】
【执行到第六条指令时，第一次发生缺页中断，中断处理如下】
【执行到第七条指令时，第二次发生缺页中断，中断处理如下】
五.流程图：
1.Running()函数
2.FIFO算法
