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1、计算机科学与技术学院20072008 学年第一学期 操作系统课程设计题目： 模拟段页式存储管理地址变换 教师： 冯霞 班级： 050341D班 学号： 050341404 姓名： 陈玉虎 成绩： 1. 题目分析1.1 设计目的l 了解内存管理机制，掌握段页式虚拟存储技术；l 理解内存分配原理，特别是以页面为单位的虚拟内存分配方法；l 用可视化界面来掌握操作系统的知识。1.2 设计内容l 根据逻辑地址中的段号进行查找，先查找快表。如果找到，则形成物理地址，否则进行后续步骤；l 通过段表始址寄存器，查找段表在内存中的始址；l 通过段表并根据段号，查找页表所在位置；l 访问页表，根据逻辑页号查找该页
2、所在的物理块号；l 将物理块号和逻辑地址中的页内地址拼接，形成访问内存单元的物理地址。1.3 相关知识概述l 段页式存储管理的主要内容是：l （1）用页式方法来分配和管理内存空间，即：把内存分为若干大小相等的页面；l （2）用段式方法对用户程序按照其内在的逻辑关系划分成若干段；l （3）再按照划分的内存页面的大小，把每一段内划分成若干大小相等的页面；l （4）用户程序的逻辑地址由三部分组成：段号（s），页号（p），页内地址（d）；l （5）内存是以页为基本单位分配给每个用户程序的，在逻辑上相邻的页面在内存不一定相邻。1.4 基本设计思路l （1）建立段表l 系统为每个用户程序建立一张段表，用于
3、记录各段的页表始址和页表长度。l （2）建立页表l 系统为用户程序的每一段各建立一张页表，用于记录该段中各逻辑页号与物理块号之间的对应关系。l 段表、页表和内存的关系如图所示。 段表地址寄存器段表起始地址段号页表长度页表始址页号块号0段页表页号块号1段页表内存空间如图 段表、页表和内存的关系段表l （3）建立内存空闲页面表l 整个系统建立一张内存空闲页面表，用于记录并管理内存空闲页面。l （4）硬件支持l 为加快地址映射速度，硬件需要提供如下2个寄存器： 段表始址寄存器； 段表长度寄存器；l （5）地址映射过程l 在段页式存储管理中，要访问内存的单元，则要经过如下地址转换步骤，才能得到最终的物
4、理地址。l 根据逻辑地址中的段号查找快表。如果找到，则形成物理地址，否则进行后续步骤；l 通过段表始址寄存器，查找段表在内存中的始址；l 通过段表并根据段号，查找页表所在位置；l 访问页表，根据逻辑页号查找该页所在的物理块号；l 将物理块号和逻辑地址中的页内地址拼接，形成访问内存单元的物理地址；2. 概要设计2.1 功能模块逻辑地址（段号、页号、页内地址）段越界段号(段表始址寄存器)段号S Y页越界页号(页表始址寄存器)页号P页内地址物理块号物理地址返回2.2 主要数据结构描述逻辑地址l 对段表与页表中的数据的存储如下： 段号：0 段号：1002121页号：43436565878799 段表和
5、页表的存储以由低到高的优先级顺序进行编排，在进行程序分段分析的时候用到了堆栈和队列，以便对程序的语句进行逐个分析。3. 详细设计3.1 主要算法描述主要代码：void CScannerDlg:ShowOut() m33=0; m10=1A; /初始化常数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)关键
6、字段-;m_result+=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)符号段-;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+
7、=-(段2)标识段-;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)常数段-;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 y
8、our control 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; /查页表 UpdateData(false); else MessageBox(页越界!,越界中断,MB_ICONEXCLAMATION); return; if(m32=m19)if(m1m23) m27=m1+m15; UpdateData(false); else MessageBox(页越界!,越界
9、中断,MB_ICONEXCLAMATION); return;if(m32=m20)if(m1m24) m27=m1+m16; UpdateData(false); else MessageBox(页越界!,越界中断,MB_ICONEXCLAMATION); return;if(m32=m21)if(m1m25) m27=m1+m17; UpdateData(false); else MessageBox(页越界!,越界中断,MB_ICONEXCLAMATION); return;else MessageBox(未找到!,越界中断,MB_ICONEXCLAMATION); return; el
10、se MessageBox(段越界!,越界中断,MB_ICONEXCLAMATION); return;3.2 程序界面设计4. 编码实现4.1 开发工具简介Visual C+4.2 实现过程总结对于分析器的设计只设计了四个段，整个程序都是在围绕四个程序段进行存取。这是一个段页式地址转换的过程，其实，数据的存取对于此程序是个虚拟的过程。内存中的段表与页表也是虚拟出来的，程序需要查询段表和页表两个表，并通过使用段表始址寄存器与页表始址寄存器来确定要查找的段号与页号。通过此程序中地址的转化过程，使自己在存储管理面方面了解了很多，了解了内存管理机制，掌握了段页式虚拟存储技术；理解了内存分配原理，特别是以页面为单位的虚拟内存分配方法；并加深了以可视化界面来掌握系统知识的能力。4.3 程序使用手册 先通过“打开文件”按钮添加源程序，或者编写一段代码，然后点“分析”按钮，分析结果一栏显示划分成段后的结果，并且逻辑地址表中显示每段的段号以及每段的最后的一个单元的页号和页内地址，系统的段表与页表内的数值开始是默认，也可以修改，包括要转化的逻辑地址也可以修改，一旦修改即要据此来进行转化，点“”按钮进行转换查询。5. 结果分析与总结5.1 结
