三種存儲管理方式的地址換算

1、.三種存儲管理方式的地址換算摘要：操作系統(tǒng)（Operating System，OS）是方便用戶、管理和控制計算機軟硬件資源的系統(tǒng)軟件（或程序集合）。從用戶角度看，操作系統(tǒng)可以看成是對計算機硬件的擴充；從人機交互方式來看，操作系統(tǒng)是用戶與機器的接口；從計算機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)看，操作系統(tǒng)是一種層次、模塊結(jié)構(gòu)的程序集合，屬于有序分層法，是無序模塊的有序?qū)哟握{(diào)用。操作系統(tǒng)在設(shè)計方面體現(xiàn)了計算機技術(shù)和管理技術(shù)的結(jié)合。操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的核心，、它控制程序的執(zhí)行和提供資源分配、調(diào)度、輸入/輸出控制和數(shù)據(jù)管理等任務。如DOS、UNIX、OS/2和Windows NT都是得到廣泛使用的操作的系統(tǒng)。 三種管理方式中，

2、分頁系統(tǒng)能有效地提高內(nèi)存利用率，分段系統(tǒng)則能很好地滿足用戶需要，而段頁式系統(tǒng)則是把前兩種結(jié)合起來形成的系統(tǒng)。這種新系統(tǒng)既具有分段系統(tǒng)的便于實現(xiàn)、分段可共享、易于保護、可動態(tài)鏈接等一系列優(yōu)點，有能像分頁系統(tǒng)那樣很好地解決內(nèi)存的外部碎片問題，以及可為各個分段離散地分配內(nèi)存等問題。關(guān)鍵字：分頁方式，分段方式，段頁式方式，操作系統(tǒng)。1. 引言:分頁存儲管理是將一個進程的邏輯地址空間分成若干個大小相等的片，稱為頁面或頁。在分段存儲管理方式中，作業(yè)的地址空間被劃分為若干個段，每個段定義了一組邏輯信息。段的長度由相應的邏輯信息組的長度決定，因而個段長度不等。段頁式存儲管理方式是分段和分頁原理的結(jié)合，即先將用

3、戶程序分成若干個段，再把每個段分成若干個頁，并為每一個段賦予一個段名。三種存儲管理都有其相應的段表、頁表和地址變換機構(gòu)。2三種存儲管理方式地址換算描述： （1）分頁存儲管理方式為了實現(xiàn)從進程的邏輯地址到物理地址的變換功能，在系統(tǒng)中設(shè)置了頁表寄存器，用于存放頁表在內(nèi)存中的始址和頁表的長度。當進程要訪問某個邏輯地址中的數(shù)據(jù)時，分頁地址變換機構(gòu)會自動地將有效地址（相對地址）分為頁號和頁內(nèi)地址兩部分，再以頁號為索引去檢索頁表。查找操作由硬件執(zhí)行。在執(zhí)行檢索之前，先將頁號與頁表長度進行比較，如果頁號大于或等于頁表長度，則表示本次所訪問的地址已超越進程的地址空間。于是，這一錯誤將被系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)并產(chǎn)生一地址越界

4、中斷。若未出現(xiàn)越界錯誤，則將頁表始址與頁號和頁表項長度的乘積相加，便得到該表項在頁表中的位置，于是可從中得到該頁的物理塊號，將之裝入物理地址寄存器中。與此同時，再將有效地址寄存器中的頁內(nèi)地址送入物理地址寄存器的塊內(nèi)地址字段中。這樣便完成了從邏輯地址到物理地址的變換。（2）分段存儲管理方式為了實現(xiàn)從進程的邏輯地址到物理地址的變換功能，在系統(tǒng)中設(shè)置了段表寄存器，用于存放段表始址和段表長度TL。在進行地址變換時，系統(tǒng)將邏輯地址中的段號與段表長度TL進行比較。若S>TL，表示段號太大，是訪問越界，于是產(chǎn)生越界中斷信號；若未越界，則根據(jù)段表的始址和該段的段號，計算出該段對應段表項的位置，從中讀出該

5、段在內(nèi)存的起始地址，然后，再檢查段內(nèi)地址d是否超過該段的段長SL。若超過，即d>SL，同樣發(fā)出越界中斷信號；若未越界，則將該段的基址與段內(nèi)地址d相加，即可得到要訪問的內(nèi)存物理地址。（3）段頁存儲管理方式在段頁式系統(tǒng)中，為了便于實現(xiàn)地址變換，需配置一個段表寄存器，其中存放段表始址和段表長TL。進行地址變換時，首先利用段號S，將它與段表長TL進行比較。若S>TL,表示未越界，于是利用段表始址和段號來球出該段所對應的段表項在段表中的位置，從中得到該段的頁表始址，并利用邏輯地址中的段內(nèi)頁號P來獲得對應表的頁表項位置，從中讀出該頁所在的物理塊號b，再利用塊號b和頁內(nèi)地址來構(gòu)成物理地址。3程序

6、模塊：*include <stdlib.h>*include <stdio.h>int settable1(int n,int k);/創(chuàng)建頁表 int printTable1(int n,int k);/顯示頁表 int transt(int n,int k,int add);/分頁地址換算 int defSect(int n,int *t);/創(chuàng)建段表 int printSect(int n);/輸出段表內(nèi)容 int transSect(int n,int s,int d);/進行分段地址換算函數(shù) int setSectTable(int n,int k);/創(chuàng)建段

7、頁式內(nèi)容 int printSectTable(int n,int k);/顯示段頁內(nèi)容 int transSectPage(int n,int k,int s1,int s2,int s3);/段頁式地址換算 /定義頁表結(jié)構(gòu)體 typedef struct stable int y1;/頁號 int y2;/塊號 stable; struct stable setst512; /建立段表的結(jié)構(gòu)體 typedef struct setsect int d1;/段號 int d2;/段長 int d3;/基址 setsect; struct setsect sets512;/定義段表的總長度 /

8、建立段頁式內(nèi)的頁表的結(jié)構(gòu)體 typedef struct table int dy1;/頁號 int dy2;/塊號 table; /建立段頁式的結(jié)構(gòu)體 typedef struct setAll struct table c1512;/定義段內(nèi)頁表的結(jié)構(gòu)體 int c2;/段號 int c3;/段長 int c4;/起始地址 setAll; struct setAll set512;/定義段頁式的總長度 4三種存儲管理方式的地址變換機構(gòu)（1） 分頁系統(tǒng)的地址變換機構(gòu)頁表始址頁表長度>頁號（3）頁內(nèi)地址1b頁表物理地址邏輯地址L越界中斷頁表寄存器頁號塊號0123. v.（2） 分段系統(tǒng)的

9、地址變換機構(gòu)段號S位移量W段表始址段表長度>2100越界有效地址段號段長基址0123物理地址（3） 段頁式系統(tǒng)中的地址變換機構(gòu)段表始址段表長度段表寄存器>段超長頁號P段號S頁內(nèi)地址0123段表長度頁表始址0123b塊號b塊內(nèi)地址頁表段表. v.5結(jié)束語：為期二周的操作系統(tǒng)課程設(shè)計很快就結(jié)束了，做為每個學期末的一項必修課，課程設(shè)計的目的就是要讓我們能夠更加深刻的理解課堂上所學的知識，并能夠?qū)⑺鼈儜玫綄嵺`中去，讓知識能為實踐服務。這次操作系統(tǒng)的課程設(shè)計，我是通過編程演示三種存儲管理方式的地址換算過程。通過這次課程設(shè)計，加深了我對課堂上所學的三種存儲管理方式的地址換算的概念的理解，了解

10、了操作系統(tǒng)的工作原理已經(jīng)平時遇到的一些狀況是怎么樣產(chǎn)生的，通過這次操作系統(tǒng)的課程設(shè)計，另我學到了很多在課堂上學不到的知識，以及動手能力，這次課程設(shè)計老師不限開發(fā)工具，因此也鍛煉了我們對新的開發(fā)工具的掌握能力。對于我們計算機專業(yè)的學生來說，在軟件更新如此之快的今天，對新的開發(fā)工具的快速掌握能力也是一項必不可少的能力。當然，在這次課程設(shè)計中，也暴露出來了一些問題，就是我對開發(fā)工具的使用，雖然大學三年基本是用C編寫程序比較多，但是還是感到了力不從心的感覺，就是自己對一些C函數(shù)庫的了解不夠，導致自己在用的時候走了很多彎路，這也從間接讓我了解了許多平時學習不到的知識。課程設(shè)計不僅能鍛煉我們把知識應用于實

11、踐的能力，還鍛煉了我們思維的邏輯性。編寫一個BUG盡可能少的程序，需要考慮很多方面的問題，包括給別人試用，這就鍛煉了我們邏輯思維的能力，為今后走上工作崗位打下了堅實的基礎(chǔ)。6參考文獻：計算機操作系統(tǒng) 西安電子科技大學出版社C語言程序設(shè)計教程 機械工業(yè)出版社附：三種存儲管理方式地址換算程序清單如下：*include <stdlib.h> *include <stdio.h>int settable1(int n,int k);/創(chuàng)建頁表 int printTable1(int n,int k);/顯示頁表 int transt(int n,int k,int add);/

12、分頁地址換算 int defSect(int n,int *t);/創(chuàng)建段表 int printSect(int n);/輸出段表內(nèi)容 int transSect(int n,int s,int d);/進行分段地址換算函數(shù) int setSectTable(int n,int k);/創(chuàng)建段頁式內(nèi)容 int printSectTable(int n,int k);/顯示段頁內(nèi)容 int transSectPage(int n,int k,int s1,int s2,int s3);/段頁式地址換算 /定義頁表結(jié)構(gòu)體 typedef struct stable int y1;/頁號 int y

13、2;/塊號 stable; struct stable setst512; /建立段表的結(jié)構(gòu)體 typedef struct setsect int d1;/段號 int d2;/段長 int d3;/基址 setsect; struct setsect sets512;/定義段表的總長度 /建立段頁式內(nèi)的頁表的結(jié)構(gòu)體 typedef struct table int dy1;/頁號 int dy2;/塊號 table; /建立段頁式的結(jié)構(gòu)體 typedef struct setAll struct table c1512;/定義段內(nèi)頁表的結(jié)構(gòu)體 int c2;/段號 int c3;/段長 i

14、nt c4;/起始地址 setAll; struct setAll set512;/定義段頁式的總長度 int main() int choice1,choice2; int truth=0,truth1; int jobAddr;/進程的邏輯地址空間 int md;/頁面大小 int addr1;/輸入的邏輯地址 int dc;/定義段表的長度 int dh,sAddr;/定義段表的邏輯地址的段號和段內(nèi)地址 int dyc;/段頁式的段表長度 int jobs,jobt,joba;/段頁式邏輯段號、段內(nèi)頁號、頁內(nèi)地址 do printf(" 組員：符小平 崔健 王菲菲 王天渤n&q

15、uot;); printf("-操作系統(tǒng)課程設(shè)計題目:分頁、分段、段頁式地址換算-nn"); printf(" 總菜單n"); printf(" 1.分頁方式n"); printf(" 2.分段方式n");printf(" 3.段頁式n"); printf(" 4.結(jié)束nn"); printf("-n"); printf("請輸入您的選擇:n"); scanf("%d",&choice1); switch(c

16、hoice1) case 1:/分頁方式 do printf(" 分頁方式n"); printf("-n"); printf(" 1.隨機生成進程大小n"); printf(" 2.進程創(chuàng)建頁表n"); printf(" 3.顯示頁表的信息n"); printf(" 4.地址換算n"); printf(" 5.退出n"); printf("-nn"); printf("請輸入您的選擇:"); scanf("

17、%d",&choice2); switch(choice2) case 1: printf(" 隨機生成一個進程(大小在1024K至2048K)n"); printf("-n"); do jobAddr=rand()%2048;/隨機產(chǎn)生進程的邏輯地址空間 while(jobAddr<1024); printf("該進程的邏輯地址空間是:%d(K)n",jobAddr); printf("頁面的大小:"); scanf("%d",&md); truth=1; pr

18、intf("-n"); break; case 2: if(truth=1) printf("n 進程創(chuàng)建的頁表n"); printf("-nn");settable1(jobAddr,md); truth1=1; printf("nn-n"); else printf("nn-n"); printf("n還沒有創(chuàng)建進程.請先選擇1創(chuàng)建進程.nn"); printf("nn-n"); break; break; case 3: if(truth=1) if

19、(truth1=1) printf("n 顯示進程創(chuàng)建的頁表n"); printf("-nn"); printTable1(jobAddr,md); printf("nn-n"); else printf("nn-n"); printf("n還沒有創(chuàng)建頁表.請先選擇2創(chuàng)建頁表.nn"); printf("nn-n"); break; else printf("nn-n"); printf("n還沒有創(chuàng)建進程.請先選擇1創(chuàng)建進程.nn")

20、; printf("nn-n"); break; break; case 4: if(truth=1) if(truth1=1) printf("n 地址換算n"); printf("-nn"); printf("請你輸入要進行換算的邏輯地址(K):"); scanf("%d",&addr1); if(addr1>jobAddr) do printf("輸入的邏輯地址大于進程地址空間,請重新輸入邏輯地址(K):"); scanf("%d",&

21、amp;addr1); while(addr1>jobAddr); transt(jobAddr,md,addr1); printf("nn-n"); else printf("nn-n"); printf("n還沒有創(chuàng)建頁表.請先選擇2創(chuàng)建頁表.nn"); printf("nn-n"); break; else printf("nn-n"); printf("n還沒有創(chuàng)建進程.請先選擇1創(chuàng)建進程.nn"); printf("nn-n"); brea

22、k; break; case 5: printf("-nn"); printf("退出分頁方式地址換算選項,進入總菜單.n"); printf("-nn"); break; default: printf("-n");printf("錯誤提示:你輸入的選擇有錯,請重新選擇!n"); printf("-n"); while (choice2!=5); break; case 2:/分段方式 do printf(" 分段方式地址換算n"); printf(&q

23、uot;-n"); printf(" 1.創(chuàng)建段表n"); printf(" 2.顯示段表n"); printf(" 3.地址換算n"); printf(" 4.退出n"); printf("-nn"); printf("請輸入您的選擇:"); scanf("%d",&choice2); switch(choice2) case 1: printf(" 開始創(chuàng)建段表n"); printf("-n")

24、; printf("請輸入你要創(chuàng)建的段表長度(最大為512個):"); scanf("%d",&dc); defSect(dc,&truth); printf("-n"); break; case 2: if(truth=1) printf("n 顯示已經(jīng)創(chuàng)建的段表內(nèi)容n"); printf("-nn"); printSect(dc); printf("nn-n"); else printf("nn-n"); printf("n還

25、沒有創(chuàng)建段表.請先選擇1創(chuàng)建段表.nn"); printf("nn-n"); break; break; case 3: if(truth=1) printf(" 分段地址換算n"); printf("-n"); printf("請您輸入邏輯地址的段號,段內(nèi)地址(K):"); scanf("%d,%d",&dh,&sAddr); transSect(dc,dh,sAddr); printf("-n"); else printf("-n&qu

26、ot;); printf("n還沒有創(chuàng)建段表.請先選擇1創(chuàng)建段表.nn"); printf("-n"); break; break; case 4: printf("-nn"); printf("退出分段方式地址換算選項,進入總菜單.n"); printf("-nn"); break; default: printf("-n"); printf("錯誤提示:你輸入的選擇有錯,請重新選擇!n"); printf("-n"); while

27、(choice2!=4); break; case 3:/段頁式 do printf(" 段頁式地址換算n"); printf("-n"); printf(" 1.創(chuàng)建段頁式n"); printf(" 2.顯示段頁式結(jié)構(gòu)n"); printf(" 3.地址換算n"); printf(" 4.退出n"); printf("-nn"); printf("請輸入您的選擇:"); scanf("%d",&choice

28、2); switch(choice2) case 1: printf(" 開始創(chuàng)建段頁式n"); printf("-n"); printf("請輸入你要創(chuàng)建的段表長度(最大為512個):"); scanf("%d",&dyc); printf("頁面的大小K:"); scanf("%d",&md); setSectTable(dyc,md); truth=1; printf("-n"); break; case 2: if(truth=1)

29、 printf("n 顯示段頁式結(jié)構(gòu)n"); printf("-nn"); printSectTable(dyc,md); printf("nn-n"); else printf("nn-n"); printf("n還沒有創(chuàng)建段頁式.請先選擇1創(chuàng)建段頁式.nn"); printf("nn-n"); break; break; case 3: if(truth=1) printf(" 段頁式地址換算n"); printf("-n"); p

30、rintf("請輸入要查找的邏輯地址段號:"); scanf("%d",&jobs); printf("段內(nèi)頁號:"); scanf("%d",&jobt); printf("頁內(nèi)地址(K):"); scanf("%d",&joba); transSectPage(dyc,md,jobs,jobt,joba); printf("-n"); else printf("-n"); printf("n還沒有創(chuàng)

31、建段表.請先選擇1創(chuàng)建段頁式.nn"); printf("-n"); break; break; case 4: printf("-nn"); printf("退出段頁式地址換算選項,進入總菜單.n"); printf("-nn"); break; default: printf("-n"); printf("錯誤提示:你輸入的選擇有錯,請重新選擇!n"); printf("-n"); while (choice2!=4); break; cas

32、e 4: printf("準備退出程序!n"); break; default: printf("-n"); printf("錯誤提示:你輸入的選擇有錯,請重新選擇!n"); printf("-n"); while (choice1!=4); return (0); /創(chuàng)建頁表 int settable1(int n,int k) int p;/頁號 int d;/剩余地址 int i; int block;/塊號 p=n/k;/求出邏輯地址空間總頁數(shù) d=n%k;/求出該頁大小 block=1024*1024/k

33、; /求出最大塊號 for(i=0;i<p;i+) setsti.y1=i;/頁號 setsti.y2=rand()%block;/定義隨機產(chǎn)生的塊號在1到(1M內(nèi)存/頁面大小)之間 printf("正在創(chuàng)建中···n"); if(d!=0) setstp.y1=p;/頁號 setstp.y2=rand()%block;/定義隨機產(chǎn)生的塊號在1到(1M內(nèi)存/頁面大小)之間 printf("n頁表已經(jīng)創(chuàng)建成功!"); return (0); /顯示頁表 int printTable1(int n,int k) int p

34、; int d; int i; p=n/k;/求出總頁數(shù) d=n%k;/求出該頁大小 printf(" 進程邏輯地址空間:%dK 頁面大小:%dKn",n,k); printf(" 頁表n"); if(d!=0) for(i=0;i<=p;i+) printf("頁號:%d->塊號:%dn",setsti.y1,setsti.y2); else for(i=0;i<p;i+) printf("頁號:%d->塊號:%dn",setsti.y1,setsti.y2); return (0); /

35、分頁地址換算 int transt(int n,int k,int add) int p1,d1; p1=add/k;/求出邏輯頁號 d1=add%k;/求出邏輯頁內(nèi)地址 printf("n 分頁地址換算結(jié)果.n"); printf("-n"); printf("進程邏輯地址空間=%dKn",n); printf("頁面大小=%dKn",k); printf("給定的邏輯地址=%dKn",add); printf("頁號=%dn",p1); printf("塊號=%

36、dn",setstp1.y2); printf("起始地址=%dKn",setstp1.y2*k); printf("頁內(nèi)地址=%dKn",d1);printf("物理地址=(起始地址+頁內(nèi)地址)=%dKn",setstp1.y2*k+d1);printf("n-n"); return (0); /創(chuàng)建段表 int defSect(int n,int *t) int i; printf("n 開始給各個段號分配段長和基址.n"); printf("-n"); for

37、(i=0;i<n;i+) setsi.d1=i; printf("定義第%d段的段長(K):",i); scanf("%d",&setsi.d2);/自己定義段長 (1050) setsi.d3=rand()%2048;/定義隨機產(chǎn)生基址為1到2048之間 *t=1; printf("n-n"); return (0); /輸出段表 int printSect(int n) int i; printf(" 段表n"); for(i=0;i<n;i+) printf("n");

38、 printf("段號:%d->段長:%dK->起始地址:%dK",setsi.d1,setsi.d2,setsi.d3); return (0); /進行分段地址換算 int transSect(int n,int s,int d) int sum; printf(" 分段地址換算結(jié)果"); printf("n-n"); if(s<n)/段號與段表長度比較 if(d<=setss.d2)/段內(nèi)地址與該段的段長比較 sum=setss.d3+d; printf("查找段號=%dn",s);

39、printf("該段段長=%dKn",setss.d2); printf("該段起始地址=%dKn",setss.d3); printf("分段地址中的段內(nèi)地址=%dKn",d); printf("物理地址=(起始地址+段內(nèi)地址)=%dKn",sum); else printf("輸入的段內(nèi)地址超過該段的段長,訪問越界,產(chǎn)生越界中斷信號!n"); else printf("輸入的段號太大,訪問越界,產(chǎn)生越界中斷信號n!"); printf("-nn");

40、return (0); /創(chuàng)建段頁式內(nèi)容 int setSectTable(int n,int k) int p,d; int i,j; int block; block=1024*1024*1024/k;/求出最大塊號 for(i=0;i<n;i+) seti.c2=i; printf("定義第%d段的段長(大于1024K,小于2048K):",i); scanf("%d",&seti.c3);/自己定義段長 p=seti.c3/k; d=seti.c3%k; seti.c4=rand()%1024;/定義隨機產(chǎn)生的起始地址在1到1024

41、之間 for(j=0;j<p;j+) seti.c1j.dy1=j;/頁號 seti.c1j.dy2=rand()%block;/定義隨機產(chǎn)生的起始地址在1到(1G內(nèi)存/頁面大小)之間 if(d!=0) seti.c1p.dy1=p;/頁號 seti.c1p.dy2=rand()%block;/定義隨機產(chǎn)生的起始地址在1到(1G內(nèi)存/頁面大小)之間 return (0); /顯示段頁式內(nèi)容 int printSectTable(int n,int k) int i,j; int s,p,d; printf(" 段表長度:%d 頁面大小:%dKn",n,k); printf(" 段頁式:"); for(i=0;i<n;i+)printf("n段號:%d->頁表大小:%dK->頁表起始地址:%dK->頁表n",i,seti.c3,seti.c4); s=seti.c3; p=s/k; d=s%k; /顯示段頁式結(jié)構(gòu)的內(nèi)容 if(d!=0) for(j=0;j<=p;j+) printf("頁號:%d->塊號:%dn",seti.c1