用C/C++编程实现基本分页系统的逻辑地址与物理地址的转换

当程序需要访问某个页面时，它会首先将逻辑地址转换为物理地址。这个过程通常包括以下几个步骤：

1. 将逻辑地址分解为页号和页内偏移量。
2. 通过页表查找页号对应的物理页框号。
3. 将物理页框号和页内偏移量组合成物理地址。

下面是一个简单的 C 语言程序，实现了基本的分页系统的逻辑地址与物理地址的转换：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define PAGE_SIZE 4096
#define PAGE_TABLE_SIZE 256

typedef struct {
    int valid;
    int frame;
} page_table_entry;

int main() {
    int logical_address, page_number, offset, physical_address;
    page_table_entry page_table[PAGE_TABLE_SIZE];
    char memory[PAGE_TABLE_SIZE * PAGE_SIZE];

    // Initialize page table
    for (int i = 0; i < PAGE_TABLE_SIZE; i++) {
        page_table[i].valid = 0;
        page_table[i].frame = -1;
    }

    // Allocate memory for pages
    for (int i = 0; i < PAGE_TABLE_SIZE; i++) {
        memory[i * PAGE_SIZE] = i;
    }

    // Read logical address from user
    printf("Enter logical address: ");
    scanf("%d", &logical_address);

    // Convert logical address to page number and offset
    page_number = logical_address / PAGE_SIZE;
    offset = logical_address % PAGE_SIZE;

    // Check if page is in memory
    if (page_table[page_number].valid) {
        // Page is in memory, get physical address
        physical_address = page_table[page_number].frame * PAGE_SIZE + offset;
    } else {
        // Page is not in memory, load it from disk
        page_table[page_number].valid = 1;
        page_table[page_number].frame = rand() % PAGE_TABLE_SIZE;
        physical_address = page_table[page_number].frame * PAGE_SIZE + offset;
        printf("Page fault!\n");
    }

    // Print physical address
    printf("Physical address: %d\n", physical_address);

    return 0;
}

这个程序使用一个简单的页表来实现逻辑地址到物理地址的转换。页表是一个大小为 256 的数组，每个元素包含一个有效位和一个物理页框号。当程序需要访问某个页面时，它会首先检查页表，看看这个页面是否已经在内存中。如果页面已经在内存中，程序就可以直接计算出物理地址。如果页面不在内存中，程序就需要从磁盘中加载页面，并更新页表中的信息。