實驗二 第一題 模擬分頁式儲存管理中硬體的地址轉換和產生缺頁中斷
#include<iostream> #include<iomanip> using namespace std; struct yebiao {int sign; long zhucunkuaihao;long cipanweizhi; yebiao(int c,long a,long b){zhucunkuaihao=a;cipanweizhi=b;sign=c;} yebiao(long a,long b){zhucunkuaihao=a;cipanweizhi=b;sign=1;} yebiao(long a){cipanweizhi=a;zhucunkuaihao=-1;sign=0;} }; yebiao ing[7]={yebiao(1,5,11),yebiao(8,12),yebiao(9,13),yebiao(1,21),yebiao(22),yebiao(23),yebiao(121)}; int zhucun[32]; struct zhiling {int yehao;int danweihao;struct zhiling*next; //public: zhiling(int a,int b){yehao=a;danweihao=b;next=NULL;} zhiling(){next=NULL;} friend class zhilinglianbiao; }; class zhilinglianbiao {zhiling*head,*p; public: //void show(){p=head;while(p!=NULL){char q;cin>>q; cout<<p->yehao<<ing[p->yehao].sign<<endl;p=p->next;}} zhilinglianbiao(){head=NULL;p=NULL;} void charu(zhiling &a){//while(p->next!=NULL) p=p->next; if(head==NULL) {zhiling*newzhi=new zhiling();newzhi=&a;head=p=newzhi; // cout<<p->yehao<<ing[p->yehao].zhucunkuaihao<<endl; } else {/*if(head->next==NULL||p==NULL){zhiling*newnode=&a;head->next=p=newnode;} else {zhiling*newnode=&a; p->next=newnode;p=newnode;}*/ zhiling*newzhi=new zhiling();newzhi=&a;//cout<<"除錯"<<newzhi->yehao<<endl;if(p==NULL)cout<<"p為空"<<endl;else cout<<"p不為空";int i;cin>>i; p->next=newzhi; //cout<<"yunxing"; cout<<ing[p->yehao].cipanweizhi; p=newzhi; //show(); } } void run(){p=head; while(p!=NULL){//cout<<ing[p->yehao].sign<<endl; cout<<ing[p->yehao].cipanweizhi; if(ing[p->yehao].sign==1) {cout<<"第"<<p->yehao<<"頁的"<<"絕對地址為"<<'\t'; cout<<(ing[p->yehao].zhucunkuaihao*128+p->danweihao)<<endl; p=p->next;} else {cout<<"頁號*"<<p->yehao<<"不在主存中,產生缺頁中斷隨後調入主存"<<endl;int i; for(i=0;i<32;i++) {if(zhucun[i]==0) break;} ing[p->yehao].zhucunkuaihao=i;ing[p->yehao].sign=1;zhucun[i]=1;}}} }; void main(){ cout<<"初始時頁表為 :"<<endl; cout<<"┏"<<"頁號"<<"┳"<<"標誌"<<"┳"<<"主存塊號"<<"┳"<<"在磁碟位置"<<"┓"<<endl; for(int j=0;j<7;j++) {cout<<"┣"<<setw(4)<<j<<"╋"<<setw(4)<<ing[j].sign<<"╋"<<setw(8)<<ing[j].zhucunkuaihao<<"╋"<<setw(10)<<ing[j].cipanweizhi<<"┫"<<endl; } //cout<<ing[2].zhucunkuaihao<<endl; cout<<"┗"<<"━━"<<"┻"<<"━━"<<"┻"<<"━━━━"<<"┻"<<"━━━━━"<<"┛"<<endl; zhucun[1]=1;zhucun[5]=1;zhucun[8]=1;zhucun[9]=1; zhilinglianbiao a; zhiling zh[]={zhiling(0,70),zhiling(1,50),zhiling(2,15),zhiling(3,21),zhiling(0,56),zhiling(6,40),zhiling(4,53),zhiling(5,23),zhiling(1,37),zhiling(2,78),zhiling(4,1),zhiling(6,84)}; for(int i=0;i<12;i++) {a.charu(zh[i]);} cout<<"執行..."<<endl; a.run(); char q;cout<<"輸入任意字元退出"<<endl;cin>>q;}
[提示]
(1) 分頁式虛擬儲存系統是把作業資訊的副本存放在磁碟上,當作業被選中時,可把作業的開始幾頁先裝入主存且啟動執行。為此,在為作業建立頁表時,應說明哪些頁已在主存,哪些頁尚未裝入主存,頁表的格式為:
頁號 |
標誌 |
主存塊號 |
在磁碟上的位置 |
其中,標誌----用來表示對應頁是否已經裝入主存,標誌位=1,則表示該頁已經在主存,標誌位=0,則表示該頁尚未裝入主存。
主存塊號----用來表示已經裝入主存的頁所佔的塊號。
在磁碟上的位置----用來指出作業副本的每一頁被存放在磁碟上的位置。
(2) 作業執行時,指令中的邏輯地址指出了參加運算的操作存放的頁號和單元號,硬體的地址轉換機構按頁號查頁表,若該頁對應標誌為“1”,則表示該頁已在主存,這時根據關係式:
絕對地址=塊號×塊長+單元號
計算出欲訪問的主存單元地址。如果塊長為2的冪次,則可把塊號作為高地址部分,
把單元號作為低地址部分,兩者拼接而成絕對地址。若訪問的頁對應標誌為“0”,
則表示該頁不在主存,這時硬體發“缺頁中斷”訊號,有作業系統按該頁在磁碟上
的位置,把該頁資訊從磁碟讀出裝入主存後再重新執行這條指令。
(3) 設計一個“地址轉換”程式來模擬硬體的地址轉換工作。當訪問的頁在主存時,則形成絕對地址,但不去模擬指令的執行,而用輸出轉換後的地址來代替一條指令的執行。當訪問的頁不在主存時,則輸出“* 該頁頁號”,表示產生了一次缺頁中斷。該模擬程式的演算法如圖2-1。
圖2-1 地址轉換模擬演算法
(4) 假定主存的每塊長度為128個位元組;現有一個共七頁的作業,其中第0頁至第3頁已經裝入主存,其餘三頁尚未裝入主存;該作業的頁表為:
0 |
1 |
5 |
011 |
1 |
1 |
8 |
012 |
2 |
1 |
9 |
013 |
3 |
1 |
1 |
021 |
4 |
0 |
022 |
|
5 |
0 |
023 |
|
6 |
0 |
121 |
如果作業依次執行的指令序列為:
操作 |
頁號 |
單元號 |
操作 |
頁號 |
單元號 |
+ |
0 |
70 |
移位 |
4 |
053 |
+ |
1 |
50 |
+ |
5 |
023 |
× |
2 |
15 |
存 |
1 |
037 |
存 |
3 |
21 |
取 |
2 |
078 |
取 |
0 |
56 |
+ |
4 |
001 |
- |
6 |
40 |
存 |
6 |
084 |
(5) 執行設計的地址轉換程式,顯示或列印執行結果。因僅模擬地址轉換,並不模擬指令的執行,故可不考慮上述指令序列中的操作。
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