段页式虚拟存储管理.doc

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1、课程设计题目段页式虚拟存储管理学院计算机科学与技术专业班级名指导教师吴利军2013年1月16日课程设计任务书学生姓名：指导教师：吴利军工作单位：计算机科学与技术学院题目：模拟设计段页式虚拟存储管理中地址转换初始条件：1.预备内容：阅读操作系统的内存管理章节内容，理解段页式存储管理的思想及相应的分配主存的过程。2.实践准备：掌握一种计算机高级语言的使用。要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1.实现段页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换。能够处理以下的情形：（1）能指定内存的大小，内存块的大小，进程的个数，

2、每个进程的段数及段内页的个数；（2）能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示地址非法的原因。2.设计报告内容应说明：（1）需求分析；（2）功能设计（数据结构及模块说明）；（3）开发平台及源程序的主要部分；（4）测试用例，运行结果与运行情况分析；（5）自我评价与总结：i）你认为你完成的设计哪些地方做得比较好或比较出色；ii）什么地方做得不太好，以后如何改正；iii）从本设计得到的收获（在编写，调试，执行过程中的经验和教训）；iv）完成本题是否有其他方法（如果有，简要说明该方法）；时间安排：设计安排一周：周1、周2：完成程序分析及设计。周2、周3

3、：完成程序调试及测试。周4、周5：验收、撰写课程设计报告。（注意事项：严禁抄袭，一旦发现，一律按0分记）指导教师签名：系主任（或责任教师）签名:一、需求分析：页式管理基本原理：各个进程的虚拟空间被划分成若T个长度相等的页。页长的划分和内存与外存之间的数据传输速度及内存大小等有关。一般每个页长大约为1■…4K,经过页划分之后，进程的虚拟地址变为页号p与页内地址w所组成。除了将进程的虚拟空间划分为大小相等的页Z外，页式管理还把内存空间也按页的大小划分为片或者页面。这些页面为系统中的任一进程所共享。从而与分区管理不一样，分页管理时，用户进程在内存空间内除

4、了在每个页面内地址连续之外，每个页面之间不再连续。第一是实现了内存中碎片的减少，因为任意碎片都会小于一个页而。第二是实现了由连续存储到非连续存储的这个飞跃，为在内存中局部地、动态地存储那些反复执行或即将执行的程序和数据段打下了基础。怎样由页式虚拟地址转变为内存页面物理地址？页式管理把页式虚拟地址与内存页面物理地址建立一一对应页表，并用相应的硬件地址变换机构，来解决离散地址变换问题。静态页而管理：静态页面管理方法是在作业或进程开始执行Z前，把该作业或进程的程序段和数据全部装入内存的各个页面，并通过页表和硬件地址变换机构实现虚拟地址到内存物理地址的地址

5、映射。1、内存页面的分配与回收静态分页管理的第一步是为要求内存的作业或进程分配足够的页而。系统依靠存储页而表、请求页面表以及页表来完成内存的分配。（1）页表最简单的页表由页号与页面号组成，页表在内存中占有一块固定的存储区。页表的大小有进程或作业的长度决定。每个进程至少要拥有一个页表。（2）请求表用来确定作业或进程的虚拟空间的各页在内存中的实际对应位置。系统必须知道每个作业或进程的页表起始地址和长度，以进行内存的分配和地址变换，另外请求表中还应包括每个作业或进程所要求的页而数。（3）存储页而存储页面表也是整个系统一张，存储页面表指出内存各个页面是否已

6、被分配出去，以及未被分配页面总数。存储页面表也有两种构成方法，一种是在内存中划分一块固定区域，每个单元的每个比特代表一个页面，如果该页面己被分配，则对应比特位置置1,否则置0。另一种方法空闲页而链，不占内存空间。2、分配算法3、地址变换在程序执行过程中，执行的是虚拟空间中的代码，代码中的指令是相对于虚拟空间的，需要到内存的实际空间中寻找对应的要执行的指令。静态页式管理的缺陷：虽然解决了分区管理时的碎片问题，但是由于静态页式管理要求进程或作业在执行前全部装入内存，如果可用页面数小于用户要求时，改作业或进程只好等待。而且，作业或进程的大小仍受内存可用空

7、间的限制。动态页式管理：动态页式管理是在静态页式管理的基础上发展起来的。它分为请求页式管理和与调入页式管理（调入方式上）。请求页式管理和预调入页式管理在作业或进程开始执行之前都不把作业或进程的程序段和数据段一次性的调入内存，而是只装入被认为是经常反复执行和调用的工作区部分。其他部分都在执行过程中动态的装入。请求式页式管理：当需要执行某条指令或某些数据时而乂发现他不在内存中时，从而发生缺页中断，系统将相应的页面调入内存。预调入：系统对于那些在外存中的页进行调入顺序计算，估计出这些页中指令和数据的执行和被访问的顺序，并按此顺序将他们顺次调入和调出内存。

8、请求页式管理的地址变换与静态页式相同，也是通过页表查出相应的页而号，由页面号与页内相对地址相加而得到实际物理地址。由于只有