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。首先对给定的地址转换工作,若发生缺页则先进行缺页中断,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1024B,作业最大支持到64KB,系统中每个作业分得主存块4块
时间: 2024-05-06 15:16:51 浏览: 128
本题涉及到页式虚拟存储管理的实现,需要对虚拟地址和物理地址的转换进行模拟,同时需要实现缺页中断的处理。
首先,为了方便起见,我们可以将虚拟地址和物理地址都分成两部分,即页号和页内偏移量。在本题中,一个页的大小为1024B,因此页号占用的位数为6位,页内偏移量占用的位数为10位。
接下来,我们需要设计一个页表来完成虚拟地址到物理地址的转换。在本题中,每个作业最多分配4块主存块,因此,每个作业的页表可以使用一个大小为4的数组来表示,数组的下标即为页号,数组的元素值则表示对应的物理地址块号。
当程序访问一个虚拟地址时,我们可以将该虚拟地址的页号作为页表的下标,获取对应的物理地址块号。如果物理地址块号为-1,则说明该页还没有被载入到主存中,此时需要进行缺页中断的处理。在本题中,我们可以简单地将该页载入到空闲的主存块中,并将该主存块的块号记录到页表中对应的数组元素中。如果主存中已经没有空闲块了,则需要进行页面置换,具体的页面置换算法可以根据实际情况进行选择。
最后,我们可以编写一个主函数来测试上述工作的正确性。在主函数中,我们可以模拟程序访问一系列的虚拟地址,然后输出对应的物理地址。如果输出的物理地址与预期相符,则说明虚拟存储管理的工作正常,否则需要检查代码中可能存在的错误。
下面是一份基于C语言的参考代码,供参考:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#define PAGE_SIZE 1024 // 页大小为1024B
#define PAGE_NUM_BITS 6 // 页号占用的位数为6位
#define OFFSET_BITS 10 // 页内偏移量占用的位数为10位
#define PAGE_NUM_MASK 0xFC0 // 页号掩码
#define OFFSET_MASK 0x3FF // 偏移量掩码
#define MEM_SIZE (64*1024) // 主存大小为64KB
#define BLOCK_SIZE PAGE_SIZE // 块大小等于页大小
#define BLOCK_NUM (MEM_SIZE/BLOCK_SIZE) // 主存块的数量
#define MAX_JOB_SIZE MEM_SIZE // 每个作业最大支持到64KB
#define MAX_JOB_BLOCK_NUM 4 // 每个作业最多分配4块主存块
typedef struct {
int block_num[MAX_JOB_BLOCK_NUM]; // 页表,记录每个页对应的物理地址块号
} page_table_t;
int main_memory[BLOCK_NUM][BLOCK_SIZE]; // 主存
int find_free_block() {
// 查找空闲块
int i;
for (i = 0; i < BLOCK_NUM; i++) {
if (main_memory[i][0] == -1) {
return i;
}
}
return -1;
}
int page_fault_handler(page_table_t *page_table, int page_num) {
// 缺页中断处理
int block_num = find_free_block();
if (block_num == -1) {
// 已经没有空闲块了,需要进行页面置换
// TODO: 实现页面置换算法
}
// 载入页面到主存中,并更新页表
page_table->block_num[page_num] = block_num;
main_memory[block_num][0] = page_num;
main_memory[block_num][1] = rand() % 256;
return block_num;
}
int translate_address(page_table_t *page_table, int virtual_addr) {
// 地址转换
int page_num = (virtual_addr & PAGE_NUM_MASK) >> OFFSET_BITS;
int offset = virtual_addr & OFFSET_MASK;
int block_num = page_table->block_num[page_num];
if (block_num == -1) {
// 页面没有载入到主存中,需要进行缺页中断处理
block_num = page_fault_handler(page_table, page_num);
}
int physical_addr = block_num * PAGE_SIZE + offset;
return physical_addr;
}
int main() {
srand(time(NULL));
int i, j;
// 初始化主存
for (i = 0; i < BLOCK_NUM; i++) {
main_memory[i][0] = -1; // -1表示该主存块空闲
}
// 初始化页表
page_table_t page_table;
for (i = 0; i < MAX_JOB_SIZE/PAGE_SIZE; i++) {
page_table.block_num[i] = -1; // -1表示该页还没有载入到主存中
}
// 模拟程序访问一系列的虚拟地址
for (i = 0; i < 100; i++) {
int virtual_addr = rand() % MAX_JOB_SIZE;
int physical_addr = translate_address(&page_table, virtual_addr);
printf("Virtual address: 0x%04X, Physical address: 0x%04X\n", virtual_addr, physical_addr);
}
return 0;
}
```
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