计算机操作系统实验_源码_模拟请求分页虚拟存储管理中的硬件地址变换过程.pdf
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【实验内容解析】 本次实验主要关注的是请求分页虚拟存储管理中的硬件地址变换过程,这是一种在计算机操作系统中处理内存管理的技术。在这个实验中,我们学习并模拟了如何将逻辑地址转换为物理地址的过程,这对于理解和优化操作系统的内存性能至关重要。 1. **请求分页虚拟存储管理**:这种技术允许程序在比实际主存大的多的地址空间中运行,即使部分页面并未实际加载到内存中。程序的页面存储在磁盘上的交换区,只有在需要时才被调入内存。作业开始运行时,只有少数几页被加载,随着程序执行,如果需要未在内存中的页面,就会发生缺页中断。 2. **页表结构**:每个作业都有一个页表,记录了各个逻辑页的状态。页表包含以下字段:页号、标志位(表示页是否在主存)、主存块号、修改位(表示页在内存中是否被修改)和外存地址(页在磁盘上的位置)。例如,表1-1展示了这样的页表结构。 3. **地址转换**:当程序执行时,逻辑地址由页号和页内偏移量组成。硬件会通过页号查找页表,如果找到的页标志位为1,表示页在主存,可以通过主存块号和页内偏移量计算出绝对地址。由于块号通常是2的幂,可以直接通过拼接得到物理地址。如果页标志位为0,则表示页不在主存,需要进行缺页中断处理。 4. **缺页中断处理**:当访问的页不在主存时,系统会产生一个缺页中断。中断处理程序会决定如何处理,可能包括替换策略(如LRU、FIFO等)来选择替换哪个页面,然后从磁盘读取缺失的页面到主存。中断处理后,会返回到产生中断的指令处继续执行。 5. **实验源码分析**:提供的C++代码实现了一个简单的地址变换模拟。`changeaddr`函数接收页表和逻辑地址作为参数,通过循环遍历页表找到对应的页,判断其是否在主存,然后进行地址转换。如果页不在主存,则输出缺页中断信息。在`main`函数中,创建了一个示例页表,并模拟了不同逻辑地址的地址变换过程。 6. **实验环境**:假定主存每个块的大小为64字节,有一个8页的作业,系统分配了4个主存块。初始时,第0到第3页已加载到主存,页表如表10-2所示。实验中,通过运行地址变换程序,观察和分析结果。 这个实验旨在帮助学生掌握请求分页虚拟存储管理的基本概念,理解硬件地址变换机制,以及缺页中断处理的过程。通过实际编程,可以加深对这些理论知识的理解,提高问题解决能力。
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