#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define PSIZE 1024  //页大小
#define DLEN 10  //逻辑地址和物理地址中页内偏移所占的位数
#define PNUM 8    //逻辑页面数
#define PLEN 3    //逻辑地址中页号所占的位数,页号为0~7,故TLB中需要3位二进制来保存页号
#define FNUM 16  //物理帧数
#define FLEN 4    //页表条目中物理帧数占4位,可表示16帧
#define TNUM 4   //TLB中缓存的条目数
//初始化慢表和快表 
int PageTable[PNUM]={0x000C,0x0008,0x0005,0x000A,0x000F,0x0000,0x000E,0x000F};
int  TLB[TNUM]={0x0000,0x0000,0x0000,0x0000}; 
//展示页表具体信息 
void showtable()
{
   //TLB会先转换为2进制 
  //>>n位相当于把后面的n个位都去掉， 然后与0x1位与操作相当于就把最后一位给掏出来 
  printf("\n快表TLB:\n");
  printf("页号   保护位  修改位  访问位   有效位  帧号    十六进制\n");   
  for(int i=0;i<TNUM;i++)
  {   printf(" %d\t",TLB[i]>>8);  //8号位为页号 
    printf(" %d\t",(TLB[i]>>7)&0x1);  //7号位为保护位 
    printf(" %d\t",(TLB[i]>>6)&0x1);  //6号位为修改位 
    printf(" %d\t",(TLB[i]>>5)&0x1);  //5号位为访问位 
    printf(" %d\t",(TLB[i]>>4)&0x1);  //4号位为有效位 
    printf(" %d\t",TLB[i]&0xF);   //0~3号位为帧号 
    printf(" 0x%04X\n",TLB[i]);   //直接输出为4位16进制，不足的补上0 
  }
  printf("\n慢表PageTable:\n");
  printf("页号   保护位  修改位  访问位   有效位  帧号    十六进制\n");
  for(int i=0;i<PNUM;i++)
  { 
      printf("第%d页\t",i); 
      //与快表取法相同 
    printf(" %d\t",(PageTable[i]>>7)&0x1);
    printf(" %d\t",(PageTable[i]>>6)&0x1);
    printf(" %d\t",(PageTable[i]>>5)&0x1);
    printf(" %d\t",(PageTable[i]>>4)&0x1);
    printf(" %d\t",PageTable[i]&0xF);
    printf(" 0x%04X\n",PageTable[i]);
  }  
}
int UpdateTLB(int ppp)
{
    printf("更新TLB\n");
    int i;
    int sum=0;
   for( i=0;i<TNUM;i++) //遍历TLB
   { 
       if(TLB[i]>>8&0x7==ppp){ printf("快表找到了!!!\n");return 0;}  //找到条目就溜了 
     if(TLB[i]==0x0000){
     sum++;}
    }
    if(sum!=0)
    {  
      for(int j=0;j<TNUM;j++)
    {if(TLB[j]==0x0000){
    printf("替换TLB中第%d个条目!\n",j+1);
      TLB[j]=(ppp<<8)+(PageTable[ppp]&0x00FF); 
      return 0;}
     } 
  } 
    else
    {  
    int k= rand()%TNUM;
      printf("替换TLB中第%d个条目!\n",k+1);
      TLB[k]=(ppp<<8)+(PageTable[ppp]&0x00FF); 
  } 
    return 0;     
}
int SearchTLB(int m) // 1.找页号 2.查看有效位 
{
   int p,valid; //p页号,valid有效无效位
   int i=0;
   for( i;i<TNUM;i++) 
   { p=TLB[i]>>8&0x7;//找页号 
     if(p==m)
  {
     valid=(TLB[i]>>4)&0x1;//查看有效位 
     if(valid==1)return TLB[i]&0xF;// 若该页有效,取帧号
     else return -1;
  } }
    if(i==TNUM)return -1;//没找到帧号 
} 
int MMU( int logica,int size,int fangwen) //modify表示访问方式
{
   int physicsa,d,p,valid,f; //p页号,d页内偏移,f帧号,valid有效位 
   int i=0;
   d=logica&0x03FF;//逻辑地址的低10位  p=l_addr%1024 
   p=logica>>DLEN;//逻辑地址右移10位,取页号 p=l_addr/1024
   printf("进程长度:%dB,页内偏移%d,页号%d\n",size,d,p);
  f = SearchTLB(p);
  if (f == -1)
       printf("快表无数据，访问慢表\n");
  else {
       printf("快表有数据，直接输出\n");
       physicsa = (f << DLEN) + d;
       return physicsa;
  }
   valid=(PageTable[p]>>FLEN)&0x1;
   if(valid==0) { printf("无效页面\n");return -1;}//无效页
   else 
   {  printf("有效页面\n");
      if(logica>=size) //内部碎片地址 
      {
         printf("内部碎片区域\n");
         return -1;
       }
  if(fangwen==1){
    PageTable[p]|=0x0040;}//更新 6号修改位 
    PageTable[p]|=0x0020;//更新 5号访问位 
    f=PageTable[p]&0xF;//取低4位, 得到帧号
      physicsa=(f<<DLEN)|d;//计算物理地址
    UpdateTLB(p);
      return physicsa;
    }
}
int main()
{ 
                                          //初始化进程，修改慢表，然后show一下 
    int P,logica,physicsa;            //logica测试的逻辑地址，physicala转化的物理地址。 
    printf("请输入进程大小\n");  
    do{
       scanf("%d",&P);
         if(P>=PNUM*PSIZE||P<0) 
         {printf("小老弟你真皮，越界输入\n");
       }
      }while(P>=PNUM*PSIZE||P<0); 
    for(int i=0;i<P/PSIZE+1;i++)
     {  PageTable[i] +=0x0010; 
     }
    showtable(); 
                                                                   //测试逻辑地址 
    while(true){ 
      printf("请输入一个测试逻辑地址\n");
        scanf("%d",&logica);
        if(logica<0) {printf("小老弟你真皮，地址越界\n");continue;} 
        if(logica>=PNUM*PSIZE) { printf("小老弟你真皮，地址越界\n");continue;}
        int m=rand()%2; //随机确定是否写页面
        if(m==1)                                                    //写界面 
           {   
      printf("\n************************************************写页面**************************************************\n");
      printf("\n********************************************************************************************************\n");
      physicsa=MMU(logica,P,1);
           }
        else                                                       //读界面 
      {   
      printf("\n************************************************读页面*************************************************\n");
      printf("\n*******************************************************************************************************\n");
      physicsa=MMU(logica,P,0);
            }
        if(physicsa<0) printf("内存管理失败\n"); 
        else{ 
        printf("恭喜您，地址转化成功"); 
    printf("由逻辑地址:0x%04X转化物理地址为:0x%04X\n",logica,physicsa);
        showtable(); } 
    }        
    return 0;
}