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。实验具体包括:首先对给定的地址进行地址转换工作,若发生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。 假定内存64KB,每个内存块1K(1024字节),作业最大支持到64KB,系统中每个作业分得内存块4块。
时间: 2023-12-14 11:38:58 浏览: 138
页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断
为方便起见,我们将虚拟地址和物理地址都按照字节进行处理,即一个地址表示一个字节的地址。假设虚拟地址空间大小为64KB,每个内存块大小为1KB,作业最大支持到64KB,系统中每个作业分得内存块4块,那么每个作业可以使用的内存大小为4KB。
以下是一个简单的页式虚拟存储管理的地址转换和缺页中断处理的实现:
```python
# 定义页表项的结构体
class PageTableEntry:
def __init__(self, frame_num, valid_bit):
self.frame_num = frame_num # 帧号
self.valid_bit = valid_bit # 有效位(1表示该页在内存中,0表示不在)
# 初始化页表
page_table = [PageTableEntry(None, 0) for i in range(64)]
# 定义内存块的结构体
class MemoryBlock:
def __init__(self, pid, page_num):
self.pid = pid # 进程ID
self.page_num = page_num # 页号
# 初始化内存块
memory = [MemoryBlock(None, None) for i in range(4)]
# 定义进程控制块的结构体
class PCB:
def __init__(self, pid, page_table_base):
self.pid = pid # 进程ID
self.page_table_base = page_table_base # 页表基址
# 初始化进程控制块
pcb = PCB(1, page_table)
# 定义缺页中断处理函数
def handle_page_fault(virtual_addr):
# 计算页号和页内偏移量
page_num = virtual_addr // 1024
offset = virtual_addr % 1024
# 查找空闲内存块
free_block = None
for i in range(4):
if memory[i].pid == None:
free_block = i
break
# 如果没有空闲内存块,则进行页面置换
if free_block == None:
# 在内存中查找可以被替换的页
replace_page = None
for i in range(64):
if page_table[i].valid_bit == 1:
if replace_page == None or page_table[i].frame_num < page_table[replace_page].frame_num:
replace_page = i
# 将被替换的页写回磁盘
write_to_disk(page_table[replace_page].frame_num * 1024, 1024)
# 更新页表
page_table[replace_page].frame_num = memory[0].page_num
page_table[replace_page].valid_bit = 1
# 更新内存块
memory[0].pid = pcb.pid
memory[0].page_num = page_num
# 将新的页读入内存
read_from_disk(page_num * 1024, 1024, memory[0].page_num * 1024)
# 更新内存块
for i in range(3):
memory[i] = memory[i+1]
memory[3].pid = pcb.pid
memory[3].page_num = page_num
# 如果有空闲内存块,则直接将新的页读入内存
else:
# 更新页表
page_table[page_num].frame_num = free_block
page_table[page_num].valid_bit = 1
# 更新内存块
memory[free_block].pid = pcb.pid
memory[free_block].page_num = page_num
# 将新的页读入内存
read_from_disk(page_num * 1024, 1024, free_block * 1024)
# 定义地址转换函数
def translate_address(virtual_addr):
# 计算页号和页内偏移量
page_num = virtual_addr // 1024
offset = virtual_addr % 1024
# 检查页表项是否有效
if page_table[page_num].valid_bit == 0:
# 发生缺页中断
handle_page_fault(virtual_addr)
# 计算物理地址
physical_addr = page_table[page_num].frame_num * 1024 + offset
return physical_addr
# 定义从磁盘读取数据的函数
def read_from_disk(start_addr, size, dest_addr):
# 从磁盘读取数据并存储到内存中
pass
# 定义将数据写回磁盘的函数
def write_to_disk(start_addr, size):
# 将内存中的数据写回磁盘
pass
# 测试代码
virtual_addr = 0x1234
physical_addr = translate_address(virtual_addr)
print("Virtual address: 0x%x" % virtual_addr)
print("Physical address: 0x%x" % physical_addr)
```
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