操作系统段页式存储实验报告.docx
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操作系统段页式存储实验报告
一、指定的选题一一段页式存储管理
1课程设计题目分析
段式和页式存储管理各有优缺点，段页式存储管理系统，用分段的方法来分配和管理虚拟存储器，而用分页的方法来分配和管理主存。
既有段式系统便于实现段的共享，段的保护，动态链接和段的动态增长等一系列优点，又能像页式系统那样，很好地解决内存的外碎片问题。
段页式系统的基本原理，是分段和分页原理的组合。
即先将用户程序分为若干个段，再把每个段划分成若干页，并为每个段赋予一个段名。
在段页式系统中，地址结构由段号、段内页号、页内地址三部分组成。
在段页式系统中，为了便于实现地址变换，须配置一段表寄存器，存放段表始址和段长TL。
（1）
进行地址变换时，首先利用段号S，将它与段长TL进行比较，若S和段号来求出该段对应的段表项在段表中的位置，得到该段的页表始址；
（2）利用逻辑地址中的段内页号P，获得对应页的页表项位置，读出该页所在的物理块号b；
（3）用块号b和页内地址构成物理地址。
2数据结构及模块说明
2.1存储结构说明
在此段页式存储管理系统中，我们采用以下数据结构来存储数据，存储结构用结构体和结构体数组来实现：
2.1段表
段号s
状态flag
页表长度plen
页表始址psta
//段表
typedefstructStack
{
intnum;〃段号
intflag;//段状态
intplen;〃页表长度
intpsta;//页表始址
}Stack;
其中状态为1代表在内存，为0代表不在内存。
2.2页表
//页表
typedefstructPage
{
intnum;〃页号
intflag;//页状态，即是否在内存。
intblock;//该页对应的块号
}Page;
2.3数据区
简单起见，我们没有把内容初始化到每一个内存地址，只给出每个作业块的内容，并且用一串字符代
替。
typedefstructData
{
intnum;//内存的块数
stringstr;//对应数据块的作业内容，简化起见说明内容为一串字符。
}Data;
2.4快表
盹1=1.段号
段内页号
块号
〃快表
typedefstructQuick
{
intqs;〃快表段号
intqp;〃快表页号
intqb;〃快表段号
}Quick;
2.5段表寄存器
段表始址
段表长度
〃段表寄存器
typedefstructStare
{
intssta;//段表始址
intslen;〃段表长度
}Stare;
3程序流程图
4使用技术及实现功能
使用技术：
本实验使用VC++6.0平台，使用基本的控制台应用程序，单文档结构，主要数据结构是结构体间的关系。
打开VC++6.0建立一个空工程，然后简历C++源文件，根据数据结构编写代码。
实现功能：
从键盘输入进程及其各段大小，能实现空间的分配，回收，地址转换，能显示段表、页表及存储空间状态
5程序代码
#include
#include
#definenull"0"
usingnamespacestd;
//数据结构
〃快表
typedefstructQuick
{
intqs;〃快表块号
intqp;〃快表页号
intqb;〃快表段号
}Quick;
〃数据区，简单起见，只为每一个内储块写入内容，不具体到每一物理地址。
typedefstructData
{
intnum;//内存的块数
stringstr;//对应数据块的作业内容，简化起见说明内容为一串字符。
boolflag;//是否被分配，1为是，0为否
}Data;
//页表
typedefstructPage
{
intnum;〃页号
boolflag;//页状态，即是否在内存
intblock;//该页对应的块号}Page;
//段表typedefstructStack
{
intnum;//段号boolflag;//段状态intplen;〃页表长度
intpsta;//页表始址
}Stack;
〃段表寄存器
typedefstructStare
{
intssta;//段表始址intslen;〃段表长度
}Stare;
Stackss[10];//〃全局变量Starest;///////全局变量
Datawork[100];〃全局变量Quickqu;//////全局变量Pagepage[5][5];
boolmenuflag=0;
intbs;//内存大小
intbbs;//内存块大小
intblocknum;//总块数
intsums;//总段数
voidmenu（）;
voidstart（）;
voidchange（）;
voiddisplay_stack（）;
voiddisplay_page（）;
voiddisplay_flag（）;
voidrecycle（）;
intmain（）
{
menu（）;
return0;
}
voidmenu（）
{
cout«endl;
cout«"**
1、初始化表
*****"<cout«"**
2、物理地址转换
*****"<cout«"**
3、显示段表
*****"<cout«"**
4、显示页表
*****"<cout«"**
5、显示存储空间状态
*****"<cout«"**
6、回收
*****"<cout«"**
7、退出
*****"<cout«
请选择
**************"
<intmenu1;
cin>>menu1;
if（menu1!
=1&&menu1!
=2&&menu1!
=3&&menu1!
=4&&menu1!
=5&&menu
=6&&menu1!
=7）
{
coutvv"请输入正确的选项"<}
switch（menu1）
{
case1:
{
menuflag=1;
start（）;
break;}
case2:
{
if（menuflag==0）
{
coutvv"请初始化表"<}
change（）;
break;
}
case3:
{
if（menuflag==0）
{
coutvv"请初始化表"<menu（）;
}
display_stack（）;break;
}
case4:
{
if（menuflag==O）
{
cout«"请初始化表"<}
display_page（）;
break;
}
case5:
{
if（menuflag==0）
{
cout«"请初始化表"<}
display_flag（）;
break;
}
case6:
{
if（menuflag==0）
{
cout«"请初始化表"<menu（）;
recycle。
；
break;
}
case7:
break;
"/switch
}
voidstart（）
{
coutvv"请输入内存大小（K）"«endl;
cin>>bs;
coutvv"请输入内存块的大小（k）"«endl;
cin>>bbs;
blocknum二bs/bbs;
coutvv"内存一共被分为"vvblocknum<<"块，每
块"vvbbscoutvv"请输入进程个数"<intpn;cin>>pn;
〃下面求所有进程的总段数和段表，并为每段创建页表
for（intpn1=0;pnlvpn;pn1++）
{
coutvv"请输入第"vvpnlvv"个进程的段数"vvendl;
intppn;
cin>>ppn;
sums+=ppn;
}
for（intss1=0;ss1vsums;ss1++）
{
coutvv"请输入第"vvsslvv"个段的：
段号，状态，页表长度，页表始址"<cin>>ss[ss1].num>>ss[ss1].flag>>ss
[ss1].plen>>ss[ss1].psta;
coutvv"请初始化第"vvsslvv"段的页表项，输入两个数
据页表状态和对应块号"<for（intsss1=0;sss1{
page[ss1][sss1].num二sssl;
coutvv"请输入该段第"vvssslvv"个页的页状
态和对应块号"vvendl;
cin>>page[ss1][sss1].flag>>page[ss1]
[sss1].block;
}
}
//初始化段表寄存器
coutvv"初始化段表寄存器的段表始址"<cin>>st.ssta;
st.slen=sums;
〃初始化内存中物理地址每一块的数据区
coutvv"简单起见，我们对物理地址的需要的块用字符串进
行简单的初始化，没有具体到每一物理地址"vvendl;
for（intbn二0;bnvblocknum;bn++）
intbnl;
，输入#时,
coutvv"请输入内存块号及内存块里的作业内容输入结
束"<cin>>bn1;
work[bn1].num二bnl;
cin>>work[bn1].str;
work[bn1].flag=1;
if（work[bn1].str==‘'#"）
break;
}
//初始化快表
coutvv"简单起见，我们初始化快表只有一个"<>qu.qb>>qu.qp;
while（ss[qu.qb].flag!
=1||page[qu.qb]
[qu.qp].flag!
=1）
{
coutvv"该页不在内存请输入一页在内存中的
作为快表，请输入要作为快表的段号和页号"vvendl;
cin>>qu.qb>>qu.qp;
}
qu.qs=page[qu.qb][qu.qp].block;
menu（）;
}
voiddisplay_stack（）
{
cout«"**段号状态页表长度页表始址*****"<for（intsn二0;sn{coutvv"**"<"<menu（）;
}
voiddisplay_page（）
{
coutvv"**页号状态存储块号*****"<for（intsp1=0;sp1COUtVV"******第"VVspIVV"段的页表"<<"***************"vvend|;
coutvv"**
"<"<for（intsp2=0;sp2[sp2].flag<<""vvpage[sp1][sp2].block}
menu（）;
}
voiddisplay_flag（）
{
coutvv"**块号状态*****"<for（intsf=0;sfvblocknum;sf++）
{
coutvv"**"vvsfvv""vvwork[sf].flagvv"
*****"<}
menu（）;
}
voidrecycle。
{
for（intsf=0;sf{
work[sf].flag=0;
work[sf].str=null;
}
menu（）;
}
voidchange（）
{
coutvv"请输入要转化的逻辑地址，段号S,段内页号P,页内
偏移地
址d（B）"<intsnum,pnum,dnum;
cin>>snum>>pnum>>dnum;
//首先查快表
if（snum二二qu.qb&&pnum==qu.qp）
{
coutvv"快表命中"<<"对应块号
是"vvqu.qsvvendl;
cout«"该块中作业数据是"<[qu.qb][qu.qp].block].str<cout«"物理地址
是"<menu（）;
}
〃访问段表寄存器
else
{
coutvv"快表没有命中，访问段表寄存器，段
号等于段表始址加上偏移地址"<//intssnum;
//ssnum二st.ssta+snum;
if（snum>st.slen-1）
{
coutvv"越界中断"<menu（）;
}
〃访问段表
else
{
if（snum>=O&&snum<=st.slen-1）
{
//是否缺段
coutvv"段表有
效"<if（ss[snum].flag==O）
{
cout«"缺段中
断"<menu（）;
}
else
{
//查询页表，根据段号查
出页表始址，加上段内偏移页数，即得到页表项。
//缺页中断测试
if（pnum>ss
[snum].plen-1）
{
coutvv"缺页中断"<menu
（）;
}
else
{
if
（pnum>=O&&pnumv=ss[snum].plen-1）
{
if（page[snum][pnum].flag==O）
{
coutvv"缺页中断"<menu（）;
}else
{
coutvv"找到该页"<<"查询页表后对应块号
"<cout«"该块内存的数据是"<coutvv"转化得到的物理地址是：
"vvpage[snum]
[pnum].block*bbs*1024+dnum«endl;
menu（）;
}
}
}
}
}
}
}
}
6设计结论和心得
本次系统中，主要是利用简单的数据结构和VC的简单的控制台程序，采用自己定义数据模拟段页
式存储管理的方式，简单明快的是给用户一个功能菜单，进入菜单必须进行段表数据初始化，然后只要
不退出就可以进行各种地址转化测试，也可以重新初始化段表。
而数据结构部分，采用结构体数组比较
为了体现数据访问的
容易掌握的格式，是的查询过程简单化。
总的来说，利用简单的思想较为完整的模拟了段页式存储的各个步骤，甚至把快表也考虑了进去。
对于各种非法访问非常直观的指出非法原因。
真实性，我还简单的为内存中每一个作业快初始化了作业数据，找到物理块号后可以直接读出块的作业
内容。
体现的本程序的根本目的。
这个在程序中没有完整的表现出来，另外第一次程序中没有考虑页表越界中断，这是没有完整的把
握模拟系统中的各个环节造成的，为此要以自己写好的程序流程图为基础，考虑到每一步分支程序，尽
量用简单的方式把系统的各种功能模拟出来。
通过本次课程设计，加深了自己对书本知识的理解，通过亲自把模拟系统做成数据结构，更加直观真切的体会到段页式存储的基本思想，当然同时也对其他的存储知识加深了理解，同时锻炼了自己把
所学知识应用的实际视图里面的能力，做到学以致用，对计算机硬件里面的微观世界有了进一步的剖析。
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