一个程序P的用户空间为16K,存储管理采用请求分页系统,每个页面的大小为2K。要求给出逻辑地址,可以转换为物理地址。用c语言代码实现,当发生缺页中断时要求使用先进先出(FIFO)页面调度算法处理缺页中断。
时间: 2024-03-22 10:36:56 浏览: 245
好的,我们可以按照下面的步骤来实现逻辑地址到物理地址的转换,并使用先进先出页面调度算法处理缺页中断:
1. 定义页表项结构体,包括有效位valid和物理页框号frame。
2. 定义页面队列,用于实现先进先出页面调度算法。
3. 定义页表,初始化所有页表项的valid为0,表示未分配物理页框。
4. 定义虚拟地址结构体,包括页号page和页内偏移offset。
5. 定义物理地址结构体,包括物理页框号frame和页内偏移offset。
6. 定义转换函数,将虚拟地址转换为物理地址。如果发生缺页中断,则使用先进先出页面调度算法选择要替换的页。
7. 定义缺页中断处理函数,将需要替换的页从页表中删除,并将其从页面队列中弹出。
8. 定义页面调度函数,将新分配的页插入到页面队列尾部。
下面是一份示例代码:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define PAGE_SIZE 2048
#define PAGE_NUM 8
// 定义页表项结构体
typedef struct {
int valid; // 页是否已分配
int frame; // 物理页框号
} page_table_item;
// 定义页面队列结构体
typedef struct {
int* queue; // 页面队列
int front; // 页面队列头指针
int rear; // 页面队列尾指针
int size; // 页面队列大小
} page_queue;
// 初始化页面队列
page_queue* init_page_queue(int size) {
page_queue* pq = (page_queue*)malloc(sizeof(page_queue));
pq->queue = (int*)malloc(size * sizeof(int));
pq->front = 0;
pq->rear = 0;
pq->size = size;
return pq;
}
// 插入页面到页面队列尾部
void enqueue(page_queue* pq, int page_num) {
pq->queue[pq->rear] = page_num;
pq->rear = (pq->rear + 1) % pq->size;
}
// 弹出页面队列头部页面
int dequeue(page_queue* pq) {
int page_num = pq->queue[pq->front];
pq->front = (pq->front + 1) % pq->size;
return page_num;
}
// 判断页面队列是否已满
int is_full(page_queue* pq) {
return (pq->rear + 1) % pq->size == pq->front;
}
// 判断页面队列是否为空
int is_empty(page_queue* pq) {
return pq->front == pq->rear;
}
// 初始化页表
page_table_item* init_page_table(int page_num) {
page_table_item* page_table = (page_table_item*)malloc(page_num * sizeof(page_table_item));
for (int i = 0; i < page_num; i++) {
page_table[i].valid = 0;
page_table[i].frame = -1;
}
return page_table;
}
// 分配物理页框
int allocate_frame(page_table_item* page_table, page_queue* pq, int page_num) {
// 检查页是否已分配物理页框
if (page_table[page_num].valid) {
return page_table[page_num].frame;
}
// 分配物理页框
int frame_num;
if (!is_full(pq)) {
// 页面队列未满,直接分配物理页框
frame_num = dequeue(pq);
} else {
// 页面队列已满,使用先进先出页面调度算法选择要替换的页
int replace_page_num = dequeue(pq);
page_table[replace_page_num].valid = 0;
frame_num = page_table[replace_page_num].frame;
}
// 更新页表
page_table[page_num].valid = 1;
page_table[page_num].frame = frame_num;
// 将新分配的页插入到页面队列尾部
enqueue(pq, page_num);
return frame_num;
}
// 虚拟地址结构体
typedef struct {
int page; // 页号
int offset; // 页内偏移
} virtual_address;
// 物理地址结构体
typedef struct {
int frame; // 物理页框号
int offset; // 页内偏移
} physical_address;
// 转换虚拟地址为物理地址
physical_address translate_address(virtual_address va, page_table_item* page_table, page_queue* pq) {
physical_address pa;
// 分配物理页框
int frame_num = allocate_frame(page_table, pq, va.page);
// 计算物理地址
pa.frame = frame_num;
pa.offset = va.offset;
return pa;
}
// 缺页中断处理
void page_fault_handler(page_table_item* page_table, page_queue* pq, int page_num) {
// 将需要替换的页从页表中删除
page_table[page_num].valid = 0;
// 将需要替换的页从页面队列中弹出
int i = pq->front;
while (i != pq->rear) {
if (pq->queue[i] == page_num) {
break;
}
i = (i + 1) % pq->size;
}
pq->front = (i + 1) % pq->size;
}
int main() {
// 初始化页表和页面队列
page_table_item* page_table = init_page_table(PAGE_NUM);
page_queue* pq = init_page_queue(PAGE_NUM);
// 初始化页面队列为1~PAGE_NUM
for (int i = 0; i < PAGE_NUM; i++) {
enqueue(pq, i);
}
// 转换虚拟地址为物理地址
virtual_address va = { 2, 1000 };
physical_address pa = translate_address(va, page_table, pq);
printf("虚拟地址:%d-%d,物理地址:%d-%d\n", va.page, va.offset, pa.frame, pa.offset);
// 模拟缺页中断
page_fault_handler(page_table, pq, 2);
// 再次转换虚拟地址为物理地址
va.page = 3;
va.offset = 500;
pa = translate_address(va, page_table, pq);
printf("虚拟地址:%d-%d,物理地址:%d-%d\n", va.page, va.offset, pa.frame, pa.offset);
// 释放内存
free(page_table);
free(pq->queue);
free(pq);
return 0;
}
```
这份代码实现了一个简单的请求分页系统,使用了先进先出页面调度算法处理缺页中断,支持逻辑地址到物理地址的转换。
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