Разработать модуль подкачки с визуализацией процесса подкачки страниц или сегментов - C++ - Ответ 3898742

#include <iostream>
 
// следующие typedef'ы лучше реализовать через структуры с битовыми полями
// но для простоты сделаем так
typedef unsigned char byte;
typedef unsigned short word; // при условии, что sizeof(short) == 2
typedef unsigned int dword; // при условии, что sizeof(int) == 4
typedef long long unsigned int qword; //при условии, что sizeof(long long int) == 8;
 
class Page
{
public:
    unsigned char& operator[] (int idx)
    {
        return page[idx];
    }
 
private:
    static const int pageSize = 4 * 1024; // размер страницы 4 КБ (бывают и другие, добавить при необходимости)
    unsigned char page[pageSize];
};
 
class PGEntries
{
public:
    static const int tableSize = 1024; // в случае использования PAE или имитации х86_64 размер будет равен 512
 
    virtual ~PGEntries() {}
 
protected:
   // добавить маски флагов для проверки различных вещей, например разрешение на чтение/запись
};
 
class PTE : public PGEntries
{
public:
    PTE()
    {
        table = new Page*[tableSize];
 
        for (int i = 0; i < tableSize; i++)
        {
            table[i] = new Page;
        }
    }
 
    ~PTE() {/* освободить память */}
 
    Page* operator [] (int idx)
    {
        return table[idx];
    }
 
private:
    Page **table;
    // добавить маски флагов для проверки различных вещей, например разрешение на чтение/запись
    // так же добавить маску флага присутствия страницы в памяти, для имитации исключени Page Fault
};
 
class PDE : public PGEntries
{
public:
    PDE()
    {
        table = new PTE*[tableSize];
 
        for (int i = 0; i < tableSize; i++)
        {
            table[i] = new PTE;
        }
    }
 
    ~PDE() { /* освободить память */}
 
    PTE* operator[] (int idx)
    {
        return table[idx];
    }
 
private:
    PTE **table;
 
    // добавить маски флагов для проверки различных вещей, например разрешение на чтение/запись
};
 
// реализовать при необходимости
// class PDPTE : public PGEntries{};// для имитации использования PAE (PDPTE содержит 4 указателя на PDE (в protected mode) или 512 в х86_64
// class PML4 : public PGEntries{}; // Page Map Level 4 - для имитации пэйджинга x86_64
 
 
class Descriptor {}; // реализовать
class GDT {}; // реализвать
// GDT - global description table - главная табилца дескрипторов
 
typedef int Selector;
 
// на самом деле полный адрес определяется путем сложения базы десктриптора (который опеределяется селектором) плюс адрес
// но уже лень это все реализовывать. Там нужно сделать проверку на лимит и т.д. Так же там есть всякие флаги, которые тоже можно имитировать
class VAddress
{
public:
    VAddress(Selector sel, dword addr)  :  _addr(addr), _sel(sel), PDEmask(0xFFC00000), PTEmask(0x3FF000), pageOffsetMask(0xFFF) {}
    // перегрузить конструктор для 64 битных адресов
 
    int getPDEIndex() const
    {
        return _addr & PDEmask;
    }
 
    int getPTEIndex() const
    {
        return _addr & PTEmask;
    }
 
    int getOffset() const
    {
        return _addr & pageOffsetMask;
    }
 
private:
    Selector _sel;
    dword _addr; // _addr можно сделать как union{qword, dword} для хранения 64 битных адресов
    dword PDEmask;
    dword PTEmask;
    dword pageOffsetMask;
 
    // добавить при необходимости
    // unsigned int PDPTEmask;
    // unsigned int PML4mask;
};
 
class VMemmory
{
public:
    VMemmory(PGEntries *mainTbl) : CR3(mainTbl) {}
 
    // для всех слещующих методов сделать разную реализацию в зависимости от модели paging'а
    // например можно добавить в класс члены bool _paeIsUsed и _pml4IsUsed и инициализировать их в конструкторе
    void setByte (const VAddress &addr, byte val)
    {
        PTE *pte = (*(dynamic_cast<PDE*> (CR3))) [addr.getPDEIndex()];
        Page *page = (*pte)[addr.getPTEIndex()];
        (*page)[addr.getOffset()] = val;
    }
 
    void setWord (const VAddress &addr, word val) { /*реализвать*/}
    void setDword (const VAddress &addr, dword val) { /*реализвать*/}
    void setQword (const VAddress &addr, qword val) { /*реализвать*/}
 
    byte getByte (const VAddress &addr)
    {
        PTE *pte = (*(dynamic_cast<PDE*> (CR3))) [addr.getPDEIndex()];
        Page *page = (*pte)[addr.getPTEIndex()];
 
        return (*page)[addr.getOffset()];
    }
 
    word getWord (const VAddress&) { return 0;/*реализвать*/}
    dword getDword (const VAddress&) { return 0;/*реализвать*/}
    qword getQword (const VAddress&) { return 0;/*реализвать*/}
private:
    PGEntries *CR3; // в процессоре регистр CR3 содержит адрес таблицы верхнего уровня
};
 
int main ()
{
    PDE *pde = new PDE;
    VMemmory mem (pde);
 
    VAddress addr (123 /*это типа селктор, но нужно сделать по другому*/, 0x12345678); // просто для примера
 
    mem.setByte(addr, 0xAB);
 
    std::cout << "Our byte = " << mem.getByte(addr) << std::endl;
 
    return 0;
}