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《操作系统管理》实验指导书
其中，标志----用来表示对应页是否已经装入主存，标志位=1，则表示该页已经在主存，
标志位=0，则表示该页尚未装入主存。
主存块号----用来表示已经装入主存的页所占的块号。
在磁盘上的位置----用来指出作业副本的每一页被存放在磁盘上的位置。
（2） 作业执行时，指令中的逻辑地址指出了参加运算的操作存放的页号和单元号，硬件的
地址转换机构按页号查页表，若该页对应标志为“1”，则表示该页已在主存，这时根据关系式：
绝对地址=块号×块长+单元号
计算出欲访问的主存单元地址。如果块长为2的幂次，则可把块号作为高地址部分，把单元号作为低地址部分，两者拼接而成绝对地址。若访问的页对应标志为“0”，则表示该页不在主存，这时硬件发“缺页中断”信号，由操作系统按该页在磁盘上的位置，把该页信息从磁盘读出装入主存后再重新执行这条指令。
（3） 设计一个“地址转换”程序来模拟硬件的地址转换工作。当访问的页在主存时，则形
成绝对地址，但不去模拟指令的执行，而用输出转换后的地址来代替一条指令的执行。当访问的页不在主存时，则输出“* 该页页号”，表示产生了一次缺页中断。
（4） 假定主存的每块长度为128个字节；现有一个共七页的作业，其中第0页至第3页已
经装入主存，其余三页尚未装入主存；该作业的页表为：
0 1 2 3 4 5 6 1 1 1 1 0 0 0 5 8 9 1 011 012 013 021 022 023 121
如果作业依次执行的指令序列为：
操作 + + × 存 取 － 页号 0 1 2 3 0 6 单元号 70 50 15 21 56 40 操作 移位 + 存 取 + 存 页号 4 5 1 2 4 6 单元号 053 023 037 078 001 084
（5） 运行设计的地址转换程序，显示或打印运行结果。因仅模拟地址转换，并不模拟指令
的执行，故可不考虑上述指令序列中的操作。
第二题[提示]：
（1） 在分页式虚拟存储系统中，当硬件发出“缺页中断”后，引出操作系统来处理这个中
断事件。如果主存中已经没有空闲块，则可用FIFO页面调度算法把该作业中最先进入主存的一页调出，存放到磁盘上，然后再把当前要访问的页装入该块。调出和装入后都要修改页表中对应页的标志。
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（2） FIFO页面调度算法总是淘汰该作业中最先进入主存的那一页，因此可以用一个数组
来表示该作业已在主存的页面。假定作业被选中时，把开始的m个页面装入主存，则数组的元素可定为m个。例如：
P[0]，P[1]，….，P[m-1]
其中每一个P[i]（i=0，1，….，m-1）表示一个在主存中的页面号。它们的初值为： P[0]:=0，P[1]:=1，….，P[m-1]:=m-1
用一指针k指示当要装入新页时，应淘汰的页在数组中的位置，k的初值为“0”。 当产生缺页中断后，操作系统选择P[k]所指出的页面调出，然后执行：
P[k]:=要装入页的页号 k:=(k+1) mod m
再由装入程序把要访问的一页信息装入到主存中。重新启动刚才那条指令执行。
（3） 编制一个FIFO页面调度程序，为了提高系统效率，如果应淘汰的页在执行中没有修
改过，则可不必把该页调出（因在磁盘上已有副本）而直接装入一个新页将其覆盖。因此在页表中增加是否修改过的标志，为“1”表示修改过，为“0”表示未修改过，格式为：
页号 标志 主存块号 修改标志 在磁盘上的位置
由于是模拟调度算法，所以，不实际启动输出一页和装入一页的程序，而用输出调出的页号和装入的页号来代替一次调出和装入的过程。
把第一题中程序稍作修改，与本题结合起来，FIFO页面调度模拟算法如图2-2。
（4） 磁盘上，在磁盘上的存放地址以及已装入主存的页和作业依次执行的指令序列都同第
一题中（4）所示。于是增加了“修改标志”后的初始页表为：
页号 标志 主存块号 修改标志 在磁盘上的位置
0 1 2 3 4 5 6 1 1 1 1 0 0 0 5 0 8 0 9 0 1 0 0 0 0 011 012 013 021 022 023 121
按依次执行的指令序列，运行你所设计的程序，显示或打印每次调出和装入的页号，以及执行了最后一条指令后的数组P的值。
（5） 为了检查程序的正确性，可再任意确定一组指令序列，运行设计的程序，核对执行的
结果。
第三题： [提示]
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(1) 在分页式虚拟存储系统中，当硬件发出“缺页中断”后，引出操作系统来处理这个中断事
件。如果主存中已经没有空闲块，则可用LRU页面调度算法把该作业中最先进入主存的一页调出，存放到磁盘上，然后再把当前要访问的页装入该块。调出和装入后都要修改页表中对应页的标志。
(2) LRU页面调度算法总是淘汰该作业中距现在最久没有访问过的那一页，因此可以用一个
数组来表示该作业已在主存的页面。数组中的第一个元素总是指出当前刚访问的页号，因此最久没被访问的页总是由最后一个元素指出。如果主存中只有四块空闲块且执行第一题提示（4）假设的指令序列，采用LRU页面调度算法，那么在主存中的页面变化情况如下：
3 2 1 0 0 3 2 1 6 0 3 2 4 6 0 3 5 4 6 0 1 5 4 6 2 1 5 4 4 3 1 5 6 4 2 1
编制一个LRU页面调度程序，为了提高系统效率，如果应淘汰的页在执行中没有修改过，则可不必把该页调出。参看第二题中提示（3）。模拟调度算法不实际启动输出一页和装入一页的程序，而用输出调出的页号和装入的页号来代替。
(3) 按第一题中提示（4）的要求，建立一张初始页表，表中为每一页增加“修改标志”位（参
考第二题中提示（4））。然后按依次执行的指令序列，运行你所设计的程序，显示或打印每次调出和装入的页号，以及执行了最后一条指令后的数组中的值。 (4) 为了检查程序的正确性，可再任意确定一组指令序列，运行设计的程序，核对执行的结果。
㈦ 第一题：设计一个按优先数调度算法实现处理器调度的进程。 ㈧ 第二题：设计一个按时间片轮转法实现处理器调度的程序。 实验提示
第一题[提示]：
（1） 假定系统有五个进程，每一个进程用一个进程控制块PCB来代表。进程控制块的格
式为：
进程名 指针 要求运行时间 优先数 状态
其中，进程名----作为进程的标识，假设五个进程的进程名分别是P1，P2，P3，P4，P5。
指针----按优先数的大小把五个进程连成队列，用指针指出下一个进程的进程控制块 首地址，最后一个进程中的指针为“0”。 要求运行时间----假设进程需要运行的单位时间数。
优先数----赋予进程的优先数，调度时总是选取优先数大的进程先执行。 状态----可假设有两种状态，“就绪”状态和“结束“状态，五个进程的初始状态都为
“就绪”状态，用“R”表示，当一个进程运行结束后，它的状态变为“结束”， 用“E”表示。
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（2） 在每次运行你所设计的处理器调度程序之前，为每个进程任意确定它的“优先数”和
“要求运行时间”。
为了调度方便，把五个进程按给定的优先数从大到小连成队列，用一单元指出队首进程，用指针指出队列的连接情况。
（3） 处理器调度总是选队首进程运行。采用动态改变优先数的办法，进程每运行一次优先
数就减“1”。由于本实验是模拟处理器调度，所以，对被选中的进程并不实际的启动运行，而是执行：
优先数－1 要求运行时间－1
来模拟进程的一次运行。
提醒注意的是：在实际的系统中，当一个进程被选中运行时，必须恢复进程的现场，它占有处理器运行，直到出现等待事件或运行结束。在这里省去了这些工作。
（4） 进程运行一次后，若要求运行时间≠0，则再将它加入队列（按优先数大小插入，且
置队首标志）；若要求运行时间=0，则把它的状态修改为“结束”，且退出队列。
（5） 若“就绪”状态的进程队列不为空，则重复上面（4）和（5）的步骤，直到所有进程
都成为“结束”状态。
（6） 在所设计的程序中应有显示或打印语句，能显示或打印每次被选中进程的进程名以及
运行一次后进称对列的变化。
为五个进程任意确定一组“优先数”和“要求运行时间”，启动所设计的处理器调度程序，显示或打印逐次被选中进程的进程名以及进程控制块的动态变化过程。
第二题[提示]
（1） 假定系统有五个进程，每一个进程用一个进程控制块PCB来代表。进程控制块的格
式为：
进程名 指针 要求运行时间 已运行时间 状态
其中，进程名----作为进程的标识，假设五个进程的进程名分别是Q1，Q2，Q3，Q4，Q5。
指针----进程按顺序排成循环队列，用指针指出下一个进程的进程控制块首地址，最后一个进程中的指针指出第一个进程的进程控制块首地址。 要求运行时间----假设进程需要运行的单位时间数。
已运行时间----假设进程已经运行的单位时间数，初始值为“0”。 状态----有两种状态，“就绪”状态和“结束”状态，初始状态都为“就绪”，用“R”表示，当一个进程运行结束后，它的状态变为“结束”，用“E”表示。 （2） 每次运行你所设计的处理器调度程序之前，为每个进程任意确定它的“要求运行时
间”。
把五个进程按顺序排成循环队列，用指针指出队列连接情况。另用一标志单元记录轮到运行的进程。
（3） 处理器调度总是选择标志单元指示的进程运行。由于本实验是模拟处理器调度的功
能，所以，对被选中的进程并不实际启动运行，而是执行：
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