存储管理实验

一、实验目的 

     连续内存分配方式会形成许多“碎片”，虽然可以通过“紧凑”方法将许多碎片拼接成可用的大块空间，但须为之付出很大开销。如果允许将一个进程直接分散地装入到许多不相邻接的分区中，则无需再进行“紧凑”。基于这一思想而产生了离散分配方式。

如果离散分配的基本单位是页，则称为分页存储管理方式；如果离散分配的基本单位是段，则称为分段存储管理方式。  

在分页存储管理方式中，如果不具备页面兑换功能，则称为基本的分页存储管理方式，或称为纯分页存储管理方式，它不具备支持虚拟存储器的功能，它要求把每个作业全部装入内存后方能运行。

本实验通过程序模拟操作系统的基本分页存储管理方式，进一步理解这一内存分配方式的原理和特点，加深对理论知识的掌握。 

二、实验要求 

 1、用C语言或Java语言编写程序模拟操作系统对内存的基本分页存储管理方式  

2、程序要能正确对“内存”进行“分配”和“回收”，能接受用户的输入，显示内存的分配情况，并有一定的容错能力。  

3、每个人独立按时完成实验内容。 

三、实验方法

#include<iostream>
#include<iostream.h>
#include<iomanip.h>
#include<ctype.h>
#define N 6
#define M 4
struct{
    int lnumber;
    int flag;
    int pnumber;
    int write;
    int dnumber;
}page[N];

int p[M];
int head;
void initial(void);
intdo_mmap(int);
void do_page_fault(int);
void run_first_instructon(int);
void run_a_instruction(int);
void print_page_and_fifoqueue(void);
main()
{
    int laddress,paddress;
    int lnumber,ad,pnumber;
    print_page_and_fifoqueue();
    run_first_instructon(0x0000);
    cout<<"输入下一条指令的逻辑地址(0~32767)(-1 to end)"<<endl; 
    cin>>laddress;
    while(laddress>32767){
         cout<<"输入错误! 请重新输入下一条指令的逻辑地址(0~32767)(-1 to end)"<<endl; 
         cin>>laddress; 
    }
    while(laddress!=-1){ 
           lnumber=laddress>>10; 
            lnumber 
          if(page[lnumber].flag==1){ 
              paddress=do_mmap(laddress); 
          cout<<paddress<<"输出转换后的物理地址"<<endl; 
        run_a_instruction(paddress); 
        cout<<"此指令执行是否修改所在页lnumber="<<lnumber<<"(y/n?) "; 
        char change; 
        cin>>change; 
         if(tolower(change)=='y'){
             page[lnumber].write=1; 
             print_page_and_fifoqueue(); } 

        }
          else{ 
          cout<<lnumber<<"输出该页的页号－－表示硬件产生缺页中断"<<endl; 
          do_page_fault(lnumber);
          continue; 
          } 
          cout<<"输入下一条指令的逻辑地址((0~32767)，-1 to end)
"; 
          cin>>laddress; 
         while(laddress>32767){ 
                 cout<<"worse(0~32767)(-1 to end)"<<endl; 
                 cin>>laddress; } 
    } 
    cout<<"进程运行结束!"<<endl; 
    system("PAUSE"); 
     return 0; 
} 
void initial(void) 

{ 
    int i; 
    for(i=0; i<=5; i++){ 
      page[i].lnumber=i; 
      if(i<=M-1){
          cout<<"输入页号为"<<i<<" 所在内存的物理块号(预装入前四个页面)："; 
          cin>>page[i].pnumber; 
         page[i].flag=1; 
      } 

 } 
 head=0; 
 for(i=0; i<=M-1; i++) 
     p[i]=i; 

} 
voidprint_page_and_fifoqueue(void) 

{ 

   int i; 
  cout<<"输出页表！
"; cout<<setw(10)<<"lnumber"<<setw(9)<<"flag"<<setw(10)<<"pnumber"<<setw(10)<<"write"<<setw(10)<<"dnumber"<<endl; 
   for(i=0; i<=N-1; i++) 
   cout<<setw(7)<<page[i].lnumber<<setw(10)<<page[i].flag<<setw(10)<<page[i].pnumber<<setw(10)<<page[i].write<<setw(10)<<page[i].dnumber<<endl; 
cout<<"输出FIFO对列:
"; 
cout<<setw(10)<<"NO"<<setw(40)<<"page(已在主存的页号lnumber)
"; 
cout<<"head="<<head<<endl; 
for(i=0; i<=M-1;i++) 
cout<<setw(10)<<i<<setw(15)<<p[i]<<endl; 

} 
intdo_mmap(intladdress) 

{ 
intlnumber, ad, pnumber, paddress; 
lnumber=laddress>>10; 
ad=laddress&0x3ff; 
pnumber=page[lnumber].pnumber; 
paddress=pnumber<<10|ad; 
returnpaddress; 

} 
voidrun_a_instruction(intpaddress) 

{ 

 cout<<paddress<<" 输出物理地址－－表示指令执行完成"<<endl; 

} 
 voidrun_first_instructon(intladdress) 

{ 

 intlnumber, ad, pnumber, paddress; 
 lnumber=laddress>>10;
 if(page[lnumber].flag==1) 
 paddress=do_mmap(laddress); 
 cout<<paddress<<"输出转换后的物理地址"<<endl; 
 run_a_instruction(paddress); 
 cout<<"此指令执行(0x0000)是否修改所在页面lnumber="<<lnumber<<"(y/n?) "; 
 char change; 
 cin>>change; 
 if(tolower(change)=='y'){ 
    page[lnumber].write=1; 
    print_page_and_fifoqueue(); 
} 
 cout<<"********第一条指令执行完成(地址为0x0000)***********"<<endl; 

} 
voiddo_page_fault(intlnumber) 

{ 
  int j; 
  j=p[head]; 
  p[head]=lnumber; 
   head=(head+1)%M; 
   if(page[j].write==1) 
  write_to_harddisk(j); 
 page[j].flag=0; 
page[lnumber].flag=1; 
page[lnumber].write=0; 
page[lnumber].pnumber=page[j].pnumber;
cout<<lnumber<<"输出该页－－表示该页调入了主存"<<endl;
cout<<"按任意键将查看“页面置换”之后的页表page[N]和FIFO队列信息"<<endl; 
system("PAUSE"); 
print_page_and_fifoqueue(); 
}

四、实验总结

实验比较难以理解，因为学的知识太多，并不能什么都学精，希望自己可以慢慢地深入了解。