第六次作业

Posted by COA on 2019-12-03

COA2019

请参考 MMU.java 和 Memory.java 的类注释，实现三种内存管理模式下的地址转换和存储管理：

  • 实模式
  • 分段
  • 段页式

组织逻辑

MMU（Memory Management Unit）为本次作业的数据访问接口，其数据流为：

  1. 测试用例调用MMU#read()方法使用逻辑地址访问数据
  2. MMU 根据 Memory 的管理策略将逻辑地址转换成 Memory 的物理地址
  3. MMU 调用 Memory#load() 确保待读数据一定在内存中
    3.1 数据未加载到 Memory，访问 Disk
    3.2 将 Disk 中的数据加载到 Memory
  4. MMU 调用 Memory#read()从内存读取数据
  5. 返回数据给测试用例
要求
  • 访问 Memory 时需要判断数据是否已被加载到 Memory ，如果没有加载需要从Disk读取数据
  • 写操作不做要求，能正确读取数据即可，Disk.java初始化时会在项目根目录下生成一个128M的预先写好数据的磁盘文件，测试用例的执行不会修改磁盘数据(或者修改后恢复)
  • 段表和页表的数据结构需要自己实现，建议也实现一个反向页表
补充-磁盘寻址

考虑到一些同学对存储管理相关知识不太清楚，作业中对真实的存储管理模型进行了一定程度的简化，特别是磁盘的寻址方式，这里进行补充说明：

  1. 实模式情况

    由于磁盘的寻址较为复杂，涉及到磁道扇区等事项，本次作业不考虑这些东西，直接约定实模式下磁盘的物理地址等于内存的物理地址。

    这种情况下，磁盘的寻址空间等于内存的寻址空间，也就是内存实际上只能读取磁盘的前 32M 数据，但考虑到真实情况下实模式其实只有20-bits的1M寻址空间，这种方式是可以接受的

  2. 分段情况

    分段开启之后，本作业约定：

    1. 段描述符增加一个特殊字段用于描述段在磁盘的物理存储基址(需要与段在内存的物理存储基址区分)
    2. 段在磁盘中是连续存储的，且一旦初始化，其磁盘基址和限长就被固定不会发生变化(内存基址可能改变)

  3. 段页式情况

    段页式下段表不需要使用段描述符中磁盘基址字段，磁盘的全部 128M 空间都是可以访问的。这是因为分页机制的引入实际上同时引入了虚存的概念，并且我们规定：

    1. 虚存大小等于磁盘大小，虚存地址空间等于磁盘地址空间(实际情况下虚存大小会远大于内存空间，并且远小于磁盘空间)
    2. 在虚存空间等于磁盘空间的情况下，可以将两者进行一个直接映射，即虚存物理地址等于磁盘物理地址
    3. 段页式下，虚存物理地址=虚页号x页面大小+偏移量=磁盘物理地址

提示

从磁盘文件读取数据很慢，平台运行测试用例的总时间有限制(1min)，请尽可能减少磁盘读取操作
部分分段用例需要加载整段数据，运行时间会比较长：
SegTest.test2（≈10s）
SegTest.test3（≈15s）
SegTest.test4（≈10s）