一、实验内容及要求

模拟分页存储管理方式；
模拟分页存储管理方式，定义地址变换机构函数；
程序要添加适当的注释，程序的书写要采用缩进格式；
程序要具在一定的健壮性，即当输入数据非法时，程序也能适当地做出反应；
程序要做到界面友好，在程序运行时用户可以根据相应的提示信息进行操作。

二、实验环境

windows 10,Visual Studio 2019

三、设计思想

设内存大小为2GB，页面大小为4KB。
建立进程：由用户输入进程ID与大小，随机数分配各个页面对应的物理块号；
地址变换（十进制）：
[1] 由用户输入一个十进制的逻辑地址A；
[2] 则页号为P=INT[A/L]，页内地址为d=[A] MOD L，L为页面大小（4096）；
[3] 查询页表，找到页号对应的物理块号B，计算物理地址B×L+d。
地址变换（二进制）：
[1] 由用户输入一个二进制的逻辑地址A；
[2] 设页内地址的位数为x,则页号为A>>x,页内地址为A的低x位；
[3] 查询页表，找到页号对应的物理块号，计算物理地址将物理块号与页内地址拼接即可。

四、数据结构

定义一个pcb类，表示每一个进程，含有进程的编号、大小、页表等信息：

class PCB {public:PCB(int a, int b) :id(a), size(b) {};
private:int id;                   //进程编号int size;                 //进程大小int length;               //页表长度vector<int> page_table;   //页表
public:void init(vector<int> &s);       //给每页分配相应的物理块号void disp();                     //显示页表信息int comp(int a,int b);           //越界检查int comp(bitset<31> a, int b);   //越界检查int trans(int a);                //查询页表int trans(bitset<31> a);         //查询页表
};

对于二进制的处理，使用bitset<31>结构来进行相关的逻辑移位、按位与或运算、转换成十进制等。

五、实验代码

#include<vector>
#include<bitset>
#include<ctime>
#include<random>
#include<cmath>
#include<iostream>
#include<string>using namespace std;class PCB {public:PCB(int a, int b) :id(a), size(b) {};
private:int id;                   //进程编号int size;                 //进程大小int length;               //页表长度vector<int> page_table;   //页表
public:void init(vector<int> &s);       //给每页分配相应的物理块号void disp();                     //显示页表信息int comp(int a,int b);           //越界检查int comp(bitset<31> a, int b);   //越界检查int trans(int a);                //查询页表int trans(bitset<31> a);         //查询页表
};//给每页分配相应的物理块号
void PCB::init(vector<int> &s) {int num,a,flag=1;num = size / 4;if (size % 4 != 0) {num++;}static uniform_int_distribution<int> u(0, int(pow(2,19)));static default_random_engine e(time(0));while(page_table.size()!=num) {a = u(e);for (auto j = s.begin(); j != s.end(); j++) {    //检查物理块是否被占用if (*j == a) {flag = 0;break;}}if (flag) {page_table.push_back(a);s.push_back(a);}}length = page_table.size();
}//显示页表信息
void PCB::disp() {int no=0;auto i = page_table.begin();while (i != page_table.end()) {cout << no << "\t" << *i << endl;no++;i++;}
}//越界检查
int PCB::comp(int a,int b) {if (id!=b)return 1;else if (a > length|| a < 0)return 2;elsereturn 0;
}//越界检查
int PCB::comp(bitset<31> a, int b) {if (id != b)return 1;else if (a.to_ulong() > length - 1 || a.to_ulong() < 0)return 2;elsereturn 0;
}//查询页表
int PCB::trans(int a) {auto p = page_table.begin();for (int i = 0; i < a; i++) {p++;}return *p;
}//查询页表
int PCB::trans(bitset<31> a) {auto p = page_table.begin();for (int i = 0; i < int(a.to_ulong()); i++) {p++;}return *p;
}//内存大小2GB，页面大小4KB
//创建进程
bool create(vector<PCB>& pcbs, vector<int>& s) {unsigned pid,psize;cout << "请输入进程编号与大小(KB)：";cin >> pid >> psize;if (psize > (524288 - s.size()) * 4) {return 1;}pcbs.push_back(PCB(pid, psize));auto p = pcbs.end();p--;p->init(s);return 0;
}//显示页表
void display(vector<PCB> pcbs) {int num=1;for (auto i = pcbs.begin(); i != pcbs.end(); i++) {cout << "第" << num << "个进程：" << endl;cout << "页号\t" << "块号" << endl;i->disp();num++;}
}//地址转换机构1
bool addr_trans(vector<PCB> pcbs) {int no,addr;int chunk_no,offset;auto p = pcbs.begin();cout << "输入转换的进程编号：";cin >> no;cout << "输入十进制地址：";cin >> addr;chunk_no = addr / 4096;//找到进程并进行越界检查while (p!=pcbs.end()&&p->comp(chunk_no, no)) {if (p->comp(chunk_no, no) == 1)p++;else if (p->comp(chunk_no, no) == 2) {cout << "地址越界，重新输入十进制地址：";cin >> addr;chunk_no = addr / 4096;} }if (p == pcbs.end()) {cout << "未找到该进程！";return 1;}offset = addr % 4096;cout << "对应的物理地址为：" << p->trans(chunk_no)*int(pow(2,12.0)) + offset << endl;return 0;
}//地址变换机构2
bool addr_trans2(vector<PCB> pcbs) {bitset<31> addr,chunk_no, offset, s(string("0000000000000000000111111111111"));bitset<31> p_addr;int no;auto p = pcbs.begin();cout << "输入转换的进程编号：";cin >> no;cout << "输入二进制地址：";cin >> addr;chunk_no = addr >> 12;//找到进程并进行越界检查while (p != pcbs.end()&&p->comp(chunk_no, no)) {if (p->comp(chunk_no, no) == 1)p++;else if (p->comp(chunk_no, no) == 2) {cout << "地址越界，重新输入十进制地址：";cin >> addr;chunk_no = addr >> 12;}}if (p == pcbs.end()) {cout << "未找到该进程！";return 1;}offset = addr & s;p_addr = p->trans(chunk_no);p_addr = p_addr << 12;p_addr = p_addr | offset;cout << "对应的二进制物理地址为：" << p_addr << "\n转化为十进制为：" << p_addr.to_ulong()<< endl;return 0;
}int main() {int choose = 0;vector<PCB> pcbs;vector<int> s;   //记录占用的物理块号cout << "1.创建进程\n"<< "2.显示进程页表\n"<< "3.逻辑地址转换（十进制）\n"<< "4.逻辑地址转换（二进制）\n"<< "5.退出" << endl;while (choose != 5) {cout << "\n请选择：" ;cin >> choose;switch (choose) {case 1:if (create(pcbs,s))cout << "创建失败！" << endl;elsecout << "创建成功！" << endl;break;case 2:display(pcbs);break;case 3:if (addr_trans(pcbs)) {cout << "转换失败！" << endl;};break;case 4:if (addr_trans2(pcbs)) {cout << "转换失败！" << endl;};break;default:break;}}return 0;
}

六、运行结果

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