模擬段頁式存儲(chǔ)管理地址變換

1、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院20072008 學(xué)年第一學(xué)期 操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)題目： 模擬段頁式存儲(chǔ)管理地址變換 教師： 班級(jí)： 050341D班 學(xué)號(hào)： 050341404 姓名： 成績： 1. 題目分析1.1 設(shè)計(jì)目的l 了解內(nèi)存管理機(jī)制，掌握段頁式虛擬存儲(chǔ)技術(shù)；l 理解內(nèi)存分配原理，特別是以頁面為單位的虛擬內(nèi)存分配方法；l 用可視化界面來掌握操作系統(tǒng)的知識(shí)。1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容l 根據(jù)邏輯地址中的段號(hào)進(jìn)行查找，先查找快表。如果找到，則形成物理地址，否則進(jìn)行后續(xù)步驟；l 通過段表始址寄存器，查找段表在內(nèi)存中的始址；l 通過段表并根據(jù)段號(hào)，查找頁表所在位置；l 訪問頁表，根據(jù)邏輯頁號(hào)查找該頁所在的物理塊號(hào)

2、；l 將物理塊號(hào)和邏輯地址中的頁內(nèi)地址拼接，形成訪問內(nèi)存單元的物理地址。1.3 相關(guān)知識(shí)概述l 段頁式存儲(chǔ)管理的主要內(nèi)容是：l （1）用頁式方法來分配和管理內(nèi)存空間，即：把內(nèi)存分為若干大小相等的頁面；l （2）用段式方法對(duì)用戶程序按照其內(nèi)在的邏輯關(guān)系劃分成若干段；l （3）再按照劃分的內(nèi)存頁面的大小，把每一段內(nèi)劃分成若干大小相等的頁面；l （4）用戶程序的邏輯地址由三部分組成：段號(hào)（s），頁號(hào)（p），頁內(nèi)地址（d）；l （5）內(nèi)存是以頁為基本單位分配給每個(gè)用戶程序的，在邏輯上相鄰的頁面在內(nèi)存不一定相鄰。1.4 基本設(shè)計(jì)思路l （1）建立段表l 系統(tǒng)為每個(gè)用戶程序建立一張段表，用于記錄各段的頁表

3、始址和頁表長度。l （2）建立頁表l 系統(tǒng)為用戶程序的每一段各建立一張頁表，用于記錄該段中各邏輯頁號(hào)與物理塊號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。l 段表、頁表和內(nèi)存的關(guān)系如圖所示。 段表地址寄存器段表起始地址段號(hào)頁表長度頁表始址頁號(hào)塊號(hào)0段頁表頁號(hào)塊號(hào)1段頁表內(nèi)存空間如圖 段表、頁表和內(nèi)存的關(guān)系段表l （3）建立內(nèi)存空閑頁面表l 整個(gè)系統(tǒng)建立一張內(nèi)存空閑頁面表，用于記錄并管理內(nèi)存空閑頁面。l （4）硬件支持l 為加快地址映射速度，硬件需要提供如下2個(gè)寄存器： 段表始址寄存器； 段表長度寄存器；l （5）地址映射過程l 在段頁式存儲(chǔ)管理中，要訪問內(nèi)存的單元，則要經(jīng)過如下地址轉(zhuǎn)換步驟，才能得到最終的物理地址。l 根

4、據(jù)邏輯地址中的段號(hào)查找快表。如果找到，則形成物理地址，否則進(jìn)行后續(xù)步驟；l 通過段表始址寄存器，查找段表在內(nèi)存中的始址；l 通過段表并根據(jù)段號(hào)，查找頁表所在位置；l 訪問頁表，根據(jù)邏輯頁號(hào)查找該頁所在的物理塊號(hào)；l 將物理塊號(hào)和邏輯地址中的頁內(nèi)地址拼接，形成訪問內(nèi)存單元的物理地址；2. 概要設(shè)計(jì)2.1 功能模塊邏輯地址（段號(hào)、頁號(hào)、頁內(nèi)地址）段越界段號(hào)(段表始址寄存器)段號(hào)S Y頁越界頁號(hào)(頁表始址寄存器)頁號(hào)P頁內(nèi)地址物理塊號(hào)物理地址返回2.2 主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述邏輯地址l 對(duì)段表與頁表中的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)如下： 段號(hào)：0 段號(hào)：1002121頁號(hào)：43436565878799 段表和頁表的存儲(chǔ)以由

5、低到高的優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行編排，在進(jìn)行程序分段分析的時(shí)候用到了堆棧和隊(duì)列，以便對(duì)程序的語句進(jìn)行逐個(gè)分析。3. 詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1 主要算法描述主要代碼：void CScannerDlg:ShowOut() m33=0; m10=1A; /初始化常數(shù)m7=1; m11=14;m8=2; m12=B3;m9=3; m13=4C;m18=0; m14=0;m19=1; m15=10;m20=2; m16=20;m21=3; m17=30;m22=10; m23=10; m26=0;m24=10; m25=10; m28=6;UpdateData(false);m_result+=-(段0)關(guān)鍵字段-;m_r

6、esult+=rn;CVocabulary bu;int n1=0;for(int i=1;i39;i+) if(PrimaryKeyi=1)m_result+=bu.Vocabularyi; n1+=1; m_result+=rn;m1=n1;UpdateData(false);m_result+=-(段1)符號(hào)段-;m_result+=rn;int n2=0;for(i=51;i86;i+)if(Symboli-50=1)m_result+=bu.Vocabularyi;n2+=1;m_result+=rn; m2=n2;UpdateData(false);m_result+=-(段2)標(biāo)

7、識(shí)段-;m_result+=rn;int n3=0;for(i=0;i50;i+)if(Identifieri!=) m_result+=Identifieri;n3+=1;m_result+=rn;m3=n3;UpdateData(false);m_result+=-(段3)常數(shù)段-;m_result+=rn;int l=0;int n4=0;for(i=0;i50;i+)m_result+=Consti; n4=+1; m_result+=rn;m4=n4;UpdateData(false);void CScannerDlg:OnButton1() / TODO: Add your con

8、trol notification handler code hereif(m33m28) UpdateData(true);m32=m33+m26;m36=m10;UpdateData(false);if(m32=m18) /查段表if(m1m22) m27=m1+m14; /查頁表 UpdateData(false); else MessageBox(頁越界!,越界中斷,MB_ICONEXCLAMATION); return; if(m32=m19)if(m1m23) m27=m1+m15; UpdateData(false); else MessageBox(頁越界!,越界中斷,MB_I

9、CONEXCLAMATION); return;if(m32=m20)if(m1m24) m27=m1+m16; UpdateData(false); else MessageBox(頁越界!,越界中斷,MB_ICONEXCLAMATION); return;if(m32=m21)if(m1m25) m27=m1+m17; UpdateData(false); else MessageBox(頁越界!,越界中斷,MB_ICONEXCLAMATION); return;else MessageBox(未找到!,越界中斷,MB_ICONEXCLAMATION); return; else Mess

10、ageBox(段越界!,越界中斷,MB_ICONEXCLAMATION); return;3.2 程序界面設(shè)計(jì)4. 編碼實(shí)現(xiàn)4.1 開發(fā)工具簡介Visual C+4.2 實(shí)現(xiàn)過程總結(jié)對(duì)于分析器的設(shè)計(jì)只設(shè)計(jì)了四個(gè)段，整個(gè)程序都是在圍繞四個(gè)程序段進(jìn)行存取。這是一個(gè)段頁式地址轉(zhuǎn)換的過程，其實(shí)，數(shù)據(jù)的存取對(duì)于此程序是個(gè)虛擬的過程。內(nèi)存中的段表與頁表也是虛擬出來的，程序需要查詢段表和頁表兩個(gè)表，并通過使用段表始址寄存器與頁表始址寄存器來確定要查找的段號(hào)與頁號(hào)。通過此程序中地址的轉(zhuǎn)化過程，使自己在存儲(chǔ)管理面方面了解了很多，了解了內(nèi)存管理機(jī)制，掌握了段頁式虛擬存儲(chǔ)技術(shù)；理解了內(nèi)存分配原理，特別是以頁面為單位

11、的虛擬內(nèi)存分配方法；并加深了以可視化界面來掌握系統(tǒng)知識(shí)的能力。4.3 程序使用手冊(cè) 先通過“打開文件”按鈕添加源程序，或者編寫一段代碼，然后點(diǎn)“分析”按鈕，分析結(jié)果一欄顯示劃分成段后的結(jié)果，并且邏輯地址表中顯示每段的段號(hào)以及每段的最后的一個(gè)單元的頁號(hào)和頁內(nèi)地址，系統(tǒng)的段表與頁表內(nèi)的數(shù)值開始是默認(rèn)，也可以修改，包括要轉(zhuǎn)化的邏輯地址也可以修改，一旦修改即要據(jù)此來進(jìn)行轉(zhuǎn)化，點(diǎn)“”按鈕進(jìn)行轉(zhuǎn)換查詢。5. 結(jié)果分析與總結(jié)5.1 結(jié)果分析 將段號(hào)、頁號(hào)、頁內(nèi)地址分別為2、3、B3的邏輯地址，在段表始址為0，段表長度為6，頁表始址為0，頁表長度都為10的情況下，轉(zhuǎn)化為物理地址為23B3。結(jié)果正確。5.2 總結(jié)與建議 由理論知識(shí)到具體模型的建立是一個(gè)困難的過程，需