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操作系统内核开发实战-虚拟内存管理

操作系统内核开发实战-虚拟内存管理
操作系统内核开发实战-虚拟内存管理

操作系统实验五 Windows XP 虚拟内存管理

实验五 Windows XP 虚拟内存管理 一实验目的 1) 了解存储器管理以及虚拟存储器管理的基本原理 2)了解和学习Windows系统管理工具中关于内存管理的设置和使用; 二实验环境 需要准备一台运行Windows XP操作系统的计算机。 三背景知识 虚拟存储器技术是当代计算机中广泛采用的内存管理方案,在Windows XP中合理的进行虚拟内存的设置,可以更有效的提高系统的工作效率。利用系统自带的系统监视器可以查看虚拟内存的使用情况,根据使用情况可以灵活的进行虚拟内存的管理。 四实验内容与步骤 启动并进入Windows环境,单击Ctrl + Alt + Del键,或者右键单击任务栏,在快捷菜单中单击“任务管理器”命令,打开“任务管理器”窗口。 步骤1:当前机器中由你打开,正在运行的应用程序有: 1) 5.doc[兼容模式]-Microsoft Word 2) 常州大学-Windows Internet Explorer 3) 常州大学教务单点登录接入平台- Windows Internet Explorer 步骤2:单击“进程”选项卡,一共显示了 33 个进程。请试着区分一下,其中: 系统 (SYSTEM) 进程有 19 个,填入表2-1中。 表2-1 实验记录 映像名称用户名CPU使用率内存使用进程实现的功能Svchost.exe SYSTEM 00 4416K NT Kernel &System Service.exe SYSTEM 00 3272K Windows会话管理器 Sqlservr.ex e SYSTEM 00 9580K Client Server Runtime Process LMS.exe SYSTEM 00 2912K 服务和控制器应用程序MDM.exe SYSTEM 00 3424K Local Security Authority Process Inetinfo.exe SYSTEM 00 9780K 本地会话管理器服务Spoolsv.exe SYSTEM 00 5612K Windows 服务主进程 Ati2evxx.e xe SYSTEM 00 4024K 360主动防御服务模块 Svchost.exe SYSTEM 00 24912K Windows 登录应用程序Svchost.exe SYSTEM 00 5084K Windows 服务主进程Service.exe SYSTEM 00 3476K 服务和控制器应用程序Isass.exe SYSTEM 00 1736K Local Security Authority Process

2014-2015(1)操作系统实验

实验项目名称:进程的同步(实验一) 1、实验目的 (1) 掌握进程和线程基本概念和属性; (2) 掌握用PV操作解决并发进程的同步问题; (3) 掌握用于同步的信号量初值的设置; (4) 掌握如何处理共享资源的直接制约关系。 2、实验内容 (1) 设计一个模拟若干售票网点的售票程序。界面可以参考图1。还应设计多个后台售票线程并发运行。 图1售票 (2) 模拟:桌上有一只盘子,每次只能放入一个水果。爸爸专向盘子中放苹果,妈妈专向盘子中放桔子,一个女儿专等吃盘子里的苹果,一个儿子专等吃盘子里的桔子。只要盘子空则爸爸或妈妈都可以向盘子放一个水果,仅当盘子中有自己需要的水果时,儿子或女儿可以从盘子中取出水果。放-取水果的几种情况如图2(a)~(f)所示,可以参照进行设计。 (a)盘子空时取水果 (b)父亲放入苹果

(c) 儿子取水果 (d) 女儿取水果 (e)儿子取走桔子 (f)盘子满时放水果 图2 放-取水果 (3) 自选其它能反映进程互斥问题的应用。 实验项目名称:处理机调度(实验二) 1、实验目的 (1) 掌握几种处理机调度算法的基本思想和特点; (2) 理解并发与并行的区别; (3) 比较几种算法的特点。 2、实验内容 编写程序模拟处理机调度,参照图3。 (1) 时间片轮转 (2) 动态优先权调度 (3) 高响应比优先调度

图3 模拟处理机调度 实验项目名称:银行家算法(实验三) 1、实验目的 银行家算法是避免死锁的一种重要方法,本实验要求用高级语言编写和调试一个简单的银行家算法程序。加深了解有关资源申请、避免死锁等概念,并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。 2、实验内容 (1) 设计进程对各类资源最大申请表示及初值确定。 (2) 设定系统提供资源初始状况。 (3) 设定每次某个进程对各类资源的申请表示。 (4) 编制程序,依据银行家算法,决定其申请是否得到满足。 具体设计可参照图4(a)~(c) 进行。

段式虚拟存储管理

学号: 课程设计 题目段页式虚拟存储管理 学院计算机科学与技术 专业 班级 姓名 指导教师吴利军 2013 年 1 月16 日

课程设计任务书 学生姓名: 指导教师:吴利军工作单位:计算机科学与技术学院题目: 模拟设计段页式虚拟存储管理中地址转换 初始条件: 1.预备内容:阅读操作系统的内存管理章节内容,理解段页式存储管理的思想及相应的分配主存的过程。 2.实践准备:掌握一种计算机高级语言的使用。 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写 等具体要求) 1.实现段页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换。能够处理以下的情形: ⑴能指定内存的大小,内存块的大小,进程的个数,每个进程的段数及段内 页的个数; ⑵能检查地址的合法性,如果合法进行转换,否则显示地址非法的原因。 2.设计报告内容应说明: ⑴需求分析; ⑵功能设计(数据结构及模块说明); ⑶开发平台及源程序的主要部分; ⑷测试用例,运行结果与运行情况分析; ⑸自我评价与总结: i)你认为你完成的设计哪些地方做得比较好或比较出色; ii)什么地方做得不太好,以后如何改正; iii)从本设计得到的收获(在编写,调试,执行过程中的经验和教训); iv)完成本题是否有其他方法(如果有,简要说明该方法); 时间安排: 设计安排一周:周1、周2:完成程序分析及设计。 周2、周3:完成程序调试及测试。 周4、周5:验收、撰写课程设计报告。 (注意事项:严禁抄袭,一旦发现,一律按0分记) 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日

一、需求分析: 页式管理基本原理: 各个进程的虚拟空间被划分成若干个长度相等的页。页长的划分和内存与外存之间的数据传输速度及内存大小等有关。一般每个页长大约为1----4K,经过页划分之后,进程的虚拟地址变为页号p与页内地址w所组成。 除了将进程的虚拟空间划分为大小相等的页之外,页式管理还把内存空间也按页的大小划分为片或者页面。这些页面为系统中的任一进程所共享。从而与分区管理不一样,分页管理时,用户进程在内存空间内除了在每个页面内地址连续之外,每个页面之间不再连续。第一是实现了内存中碎片的减少,因为任意碎片都会小于一个页面。第二是实现了由连续存储到非连续存储的这个飞跃,为在内存中局部地、动态地存储那些反复执行或即将执行的程序和数据段打下了基础。 怎样由页式虚拟地址转变为内存页面物理地址?页式管理把页式虚拟地址与内存页面物理地址建立一一对应页表,并用相应的硬件地址变换机构,来解决离散地址变换问题。 静态页面管理: 静态页面管理方法是在作业或进程开始执行之前,把该作业或进程的程序段和数据全部装入内存的各个页面,并通过页表和硬件地址变换机构实现虚拟地址到内存物理地址的地址映射。 1、内存页面的分配与回收 静态分页管理的第一步是为要求内存的作业或进程分配足够的页面。系统依靠存储页面表、请求页面表以及页表来完成内存的分配。 (1)页表 最简单的页表由页号与页面号组成,页表在内存中占有一块固定的存储区。页表的大小有进程或作业的长度决定。 每个进程至少要拥有一个页表。 (2)请求表 用来确定作业或进程的虚拟空间的各页在内存中的实际对应位置。系统必须知道每个作业或进程的页表起始地址和长度,以进行内存的分配和地址变换,另外请求表中还应包括每个作业或进程所要求的页面数。 (3)存储页面 存储页面表也是整个系统一张,存储页面表指出内存各个页面是否已被分配出去,以及未被分配页面总数。存储页面表也有两种构成方法,一种是在内存中划分一块固定区域,每个单元的每个比特代表一个页面,如果该页面已被分配,则对应比特位置置1,否则置0。 另一种方法空闲页面链,不占内存空间。 2、分配算法 3、地址变换 在程序执行过程中,执行的是虚拟空间中的代码,代码中的指令是相对于虚拟空间的,需要到内存的实际空间中寻找对应的要执行的指令。 静态页式管理的缺陷: 虽然解决了分区管理时的碎片问题,但是由于静态页式管理要求进程或作业在执行前全部装入内存,如果可用页面数小于用户要求时,改作业或进程只好等待。而且,作业或进程的大小仍受内存可用空间的限制。

操作系统内存管理复习过程

操作系统内存管理

操作系统内存管理 1. 内存管理方法 内存管理主要包括虚地址、地址变换、内存分配和回收、内存扩充、内存共享和保护等功能。 2. 连续分配存储管理方式 连续分配是指为一个用户程序分配连续的内存空间。连续分配有单一连续存储管理和分区式储管理两种方式。 2.1 单一连续存储管理 在这种管理方式中,内存被分为两个区域:系统区和用户区。应用程序装入到用户区,可使用用户区全部空间。其特点是,最简单,适用于单用户、单任务的操作系统。CP/M和 DOS 2.0以下就是采用此种方式。这种方式的最大优点就是易于管理。但也存在着一些问题和不足之处,例如对要求内

存空间少的程序,造成内存浪费;程序全部装入,使得很少使用的程序部分也占用—定数量的内存。 2.2 分区式存储管理 为了支持多道程序系统和分时系统,支持多个程序并发执行,引入了分区式存储管理。分区式存储管理是把内存分为一些大小相等或不等的分区,操作系统占用其中一个分区,其余的分区由应用程序使用,每个应用程序占用一个或几个分区。分区式存储管理虽然可以支持并发,但难以进行内存分区的共享。 分区式存储管理引人了两个新的问题:内碎片和外碎片。 内碎片是占用分区内未被利用的空间,外碎片是占用分区之间难以利用的空闲分区(通常是小空闲分区)。 为实现分区式存储管理,操作系统应维护的数据结构为分区表或分区链表。表中各表项一般包括每个分区的起始地址、大小及状态(是否已分配)。

分区式存储管理常采用的一项技术就是内存紧缩(compaction)。 2.2.1 固定分区(nxedpartitioning)。 固定式分区的特点是把内存划分为若干个固定大小的连续分区。分区大小可以相等:这种作法只适合于多个相同程序的并发执行(处理多个类型相同的对象)。分区大小也可以不等:有多个小分区、适量的中等分区以及少量的大分区。根据程序的大小,分配当前空闲的、适当大小的分区。 优点:易于实现,开销小。 缺点主要有两个:内碎片造成浪费;分区总数固定,限制了并发执行的程序数目。 2.2.2动态分区(dynamic partitioning)。 动态分区的特点是动态创建分区:在装入程序时按其初始要求分配,或在其执行过程中通过系统调用进行分配或改变分区大小。与固定分区相比较其优点是:没有内碎

如何设置虚拟内存以及三大误区

在中的作用至关重要,中所有运行的程序都需要经过内存来执行,如果执行的程序很大或很多,就会导致内存消耗殆尽。为了解决这个问题,运用了技术,将一部分空间来充当内存使用,虽然硬盘的运行速度不能与内存相比,可是容量却要比内存的容量高出许多。其作用在于可将一些读取到内存中却暂时不用的数据转移到虚拟内存中,这样便可释放出内存的空间,将有限的内存空间去继续存放未被读取的数据,以缓解内存的紧张。

网上有很多关于虚拟内存设置的教程和说明,这里我们要说的是设置虚拟内存最常见的三个错误,相信大家看后对虚拟内存的设置又会有不同的理解了。 错误1:虚拟内存不设置在系统盘,应该专门分出一个空白分区专门用来存储页面文件,不要再存放其它任何文件。

因为系统盘含有是系统文件和页面文件,是硬盘读写最频繁的分区,硬盘读写时最耗时的操作是什么呢?是定位!而同一分区内的磁头定位无疑要比跨分区的远距离来回定位要节省时间!所以,虚拟内存设定在系统盘内的才是执行最快、效率最高的。 错误2:虚拟内存的最佳值为:最小值设置为物理内存的1.5倍,最大值设置为物理内存的3倍。 要根据实际使用情况来判断。如今随着内存的价格越来越便宜,特别是Win7系统普及后,所需的物理内存的容量比以往有了大幅增加,传统的虚拟内存设置方法已经不再适用! 一般512MB内存,根据实际使用内存占用,可以设虚拟内存为256-768MB(内存+虚拟内存之和一般比正常占用高256MB即可)。 1GB内存,根据实际使用内存占用情况,可以设虚拟内存为128-1024MB(内存+虚拟内存之和一般比正常占用高256-512MB即可)。平时正常占用为几百MB的人(占多数),甚至可以禁用虚拟内存(有限制的可以设少量虚拟内存,如16-128MB)。 内存为及以上的,一般可以禁用虚拟内存(有软件限制的可以设少量虚拟内存,如16-128MB)。部分确实会使用大量内存的人,如玩大型3D游戏、制作大幅图片、3D建模等,并收到系统内存不足警告的,才需要酌情设定虚拟内存。 错误3:虚拟内存越大越好。 虚拟内存过大,既浪费了磁盘空间,又增加了磁头定位的时间,降低了系统执行效率,没有任何好处。正确设置可节省256MB-左右空间

操作系统实验内存分配

西安邮电大学 (计算机学院) 课内实验报告 实验名称:内存管理 专业名称:软件工程 班级: 学生姓名: 学号(8位): 指导教师: 实验日期:

实验五:进程 1.实验目的 通过深入理解区管理的三种算法,定义相应的数据结构,编写具体代码。充分模拟三种算法的实现过程,并通过对比,分析三种算法的优劣。 (1)掌握内存分配FF,BF,WF策略及实现的思路; (2)掌握内存回收过程及实现思路; (3)参考给出的代码思路,实现内存的申请、释放的管理程序,调试运行,总结程序设计中出现的问题并找出原因,写出实验报告。 2.实验要求: 1)掌握内存分配FF,BF,WF策略及实现的思路; 2)掌握内存回收过程及实现思路; 3)参考本程序思路,实现内存的申请、释放的管理程序,调试运行,总结程序设计中出现的问题并找出原因,写出实验报告。 3.实验过程: 创建进程:

删除其中几个进程:(默认以ff首次适应算法方式排列) Bf最佳适应算法排列方式:

wf最差匹配算法排列方式: 4.实验心得: 这次实验实验时间比较长,而且实验指导书中对内存的管理讲的很详细,老师上课的时候也有讲的很详细,但是代码比较长,刚开始的时候也是不太懂,但是后面经过和同学一起商讨,明白几种算法的含义: ①首次适应算法。在采用空闲分区链作为数据结构时,该算法要求空闲分区链表以地址递增的次序链接。在进行内存分配时,从链首开始顺序查找,直至找到一个能满足进程大小要求的空闲分区为止。然后,再按照进程请求内存的大小,从该分区中划出一块内存空间分配给请求进程,余下的空闲分区仍留在空闲链中。 ②循环首次适应算法。该算法是由首次适应算法演变而形成的,在为进程分配内存空间时,从上次找到的空闲分区的下一个空闲分区开始查找,直至找到第一个能满足要求的空闲分区,并从中划出一块与请求的大小相等的内存空间分配给进程。 ③最佳适应算法将空闲分区链表按分区大小由小到大排序,在链表中查找第一个满足要求的分区。 ④最差匹配算法将空闲分区链表按分区大小由大到小排序,在链表中找到第一个满足要求的空闲分区。 实验中没有用到循环首次适应算法,但是对其他三种的描述还是很详细,总的来说,从实验中还是学到了很多。 5.程序源代码: #include #include #include

操作系统-页式虚拟存储管理程序模拟

操作系统-页式虚拟存储管理程序模拟

FIFO页面置换算法 1在分配内存页面数(AP)小于进程页面数(PP)时,当然是最先运行的AP个页面放入内存。 2这时有需要处理新的页面,则将原来内存中的AP个页面最先进入的调出(是以称为FIFO),然后将新页面放入。 3以后如果再有新页面需要调入,则都按2的规则进行。 算法特点:所使用的内存页面构成一个队列。LRU页面置换算法 1当分配内存页面数(AP)小于进程页面数(PP)时,当然是把最先执行的AP个页面放入内存。2当需要调页面进入内存,而当前分配的内存页面全部不空闲时,选择将其中最长时间没有用到的那个页面调出,以空出内存来放置新调入的页面(称为LRU)。 算法特点:每个页面都有属性来表示有多长时间未被CPU使用的信息。 结果分析

#include #include using namespace std; const int MaxNum=320;//指令数 const int M=5;//内存容量 int PageOrder[MaxNum];//页面请求 int Simulate[MaxNum][M];//页面访问过程 int PageCount[M],LackNum;//PageCount用来记录LRU算法中最久未使用时间,LackNum记录缺页数 float PageRate;//命中率 int PageCount1[32]; bool IsExit(int i)//FIFO算法中判断新的页面请求是否在内存中 { bool f=false; for(int j=0;j

第四章 操作系统存储管理(练习题)

第四章存储管理 1. C存储管理支持多道程序设计,算法简单,但存储碎片多。 A. 段式 B. 页式 C. 固定分区 D. 段页式 2.虚拟存储技术是 B 。 A. 补充内存物理空间的技术 B. 补充相对地址空间的技术 C. 扩充外存空间的技术 D. 扩充输入输出缓冲区的技术 3.虚拟内存的容量只受 D 的限制。 A. 物理内存的大小 B. 磁盘空间的大小 C. 数据存放的实际地址 D. 计算机地址位数 4.动态页式管理中的 C 是:当内存中没有空闲页时,如何将已占据的页释放。 A. 调入策略 B. 地址变换 C. 替换策略 D. 调度算法 5.多重分区管理要求对每一个作业都分配 B 的内存单元。 A. 地址连续 B. 若干地址不连续 C. 若干连续的帧 D. 若干不连续的帧 6.段页式管理每取一数据,要访问 C 次内存。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 7.分段管理提供 B 维的地址结构。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 8.系统抖动是指 B。 A. 使用计算机时,屏幕闪烁的现象 B. 刚被调出内存的页又立刻被调入所形成的频繁调入调出的现象 C. 系统盘不干净,操作系统不稳定的现象 D. 由于内存分配不当,造成内存不够的现象 9.在 A中,不可能产生系统抖动现象。 A. 静态分区管理 B. 请求分页式管理 C. 段式存储管理 D. 段页式存储管理 10.在分段管理中 A 。 A. 以段为单元分配,每段是一个连续存储区 B. 段与段之间必定不连续 C. 段与段之间必定连续 D. 每段是等长的 11.请求分页式管理常用的替换策略之一有 A 。 A. LRU B. BF C. SCBF D. FPF 12.可由CPU调用执行的程序所对应的地址空间为 D 。 A. 名称空间 B. 虚拟地址空间 C. 相对地址空间 D. 物理地址空间 13. C 存储管理方式提供二维地址结构。 A. 固定分区 B. 分页

操作系统 虚拟内存页面置换算法 java版

实验五虚拟内存页面置换算法 1、实验目的 通过这次实验,加深对虚拟内存页面置换概念的理解,进一步掌握先进先出FIFO、最佳置换OPI和最近最久未使用LRU页面置换算法的实现方法。 2、试验内容 问题描述: 设计程序模拟先进先出FIFO、最佳置换OPI和最近最久未使用LRU页面置换算法的工作过程。假设内存中分配给每个进程的最小物理块数为m,在进程运行过程中要访问的页面个数为n,页面访问序列为P1, … ,P n,分别利用不同的页面置换算法调度进程的页面访问序列,给出页面访问序列的置换过程,计算每种算法缺页次数和缺页率。 3、程序要求: 1)利用先进先出FIFO、最佳置换OPI和最近最久未使用LRU 三种页面置换算法模拟页面访问过程。 2)模拟三种算法的页面置换过程,给出每个页面访问时的内存分配情况。 3)输入:最小物理块数m,页面个数n,页面访问序列P1, … ,P n,算法选择1-FIFO,2-OPI,3-LRU。 4)输出:每种算法的缺页次数和缺页率。 4、需求分析

(1) 输入的形式和输入值的范围算法选择 物理块数 页面个数 页面访问序列P1, …,Pn (2) 输出的形式 每种算法的缺页次数和缺页率(3)测试用例 引用率 70 77 01 7 1 2 2 1 03 2 3 04 2 4 3 230321 2 1 2017 7 1 01 页框(物理块)2 0 3 引用率 70 77 01 7 1 2 2 1 03 2 3 1 04 4 3 230321 1 3 2017 7 2 01 页框2 3 4 2 4 2 3 2 3 1 2 7 1 2 7 1 1 引用率 70 77 01 7 1 2 2 1 03 2 3 04 4 3 230321 1 3 2 2017 1 7 01 页框4 2 4 3 2 3 2 1 2

操作系统实验之内存管理实验报告

学生学号 实验课成绩 武汉理工大学 学生实验报告书 实验课程名称 计算机操作系统 开 课 学 院 计算机科学与技术学院 指导老师姓名 学 生 姓 名 学生专业班级 2016 — 2017 学年第一学期

实验三 内存管理 一、设计目的、功能与要求 1、实验目的 掌握内存管理的相关内容,对内存的分配和回收有深入的理解。 2、实现功能 模拟实现内存管理机制 3、具体要求 任选一种计算机高级语言编程实现 选择一种内存管理方案:动态分区式、请求页式、段式、段页式等 能够输入给定的内存大小,进程的个数,每个进程所需内存空间的大小等 能够选择分配、回收操作 内购显示进程在内存的储存地址、大小等 显示每次完成内存分配或回收后内存空间的使用情况 二、问题描述 所谓分区,是把内存分为一些大小相等或不等的分区,除操作系统占用一个分区外,其余分区用来存放进程的程序和数据。本次实验中才用动态分区法,也就是在作业的处理过程中划分内存的区域,根据需要确定大小。 动态分区的分配算法:首先从可用表/自由链中找到一个足以容纳该作业的可用空白区,如果这个空白区比需求大,则将它分为两个部分,一部分成为已分配区,剩下部分仍为空白区。最后修改可用表或自由链,并回送一个所分配区的序号或该分区的起始地址。 最先适应法:按分区的起始地址的递增次序,从头查找,找到符合要求的第一个分区。

最佳适应法:按照分区大小的递增次序,查找,找到符合要求的第一个分区。 最坏适应法:按分区大小的递减次序,从头查找,找到符合要求的第一个分区。 三、数据结构及功能设计 1、数据结构 定义空闲分区结构体,用来保存内存中空闲分区的情况。其中size属性表示空闲分区的大小,start_addr表示空闲分区首地址,next指针指向下一个空闲分区。 //空闲分区 typedef struct Free_Block { int size; int start_addr; struct Free_Block *next; } Free_Block; Free_Block *free_block; 定义已分配的内存空间的结构体,用来保存已经被进程占用了内存空间的情况。其中pid作为该被分配分区的编号,用于在释放该内存空间时便于查找。size表示分区的大小,start_addr表示分区的起始地址,process_name存放进程名称,next指针指向下一个分区。 //已分配分区的结构体 typedef struct Allocate_Block { int pid; int size; int start_addr; char process_name[PROCESS_NAME_LEN]; struct Allocate_Block *next; } Allocate_Block; 2、模块说明 2.1 初始化模块 对内存空间进行初始化,初始情况内存空间为空,但是要设置内存的最大容量,该内存空间的首地址,以便之后新建进程的过程中使用。当空闲分区初始化

段页式虚拟存储管理

课程设计 题目段页式虚拟存储管理 学院计算机科学与技术 专业 班级 姓名 指导教师吴利军 2013年1月16日 课程设计任务书 学生姓名:

指导教师:吴利军工作单位:计算机科学与技术学院题目: 模拟设计段页式虚拟存储管理中地址转换 初始条件: 1.预备内容:阅读操作系统的内存管理章节内容,理解段页式存储管理的思想及相应的分配主存的过程。 2.实践准备:掌握一种计算机高级语言的使用。 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写 等具体要求) 1.实现段页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换。能够处理以下的情形: ⑴能指定内存的大小,内存块的大小,进程的个数,每个进程的段数及段内页 的个数; ⑵能检查地址的合法性,如果合法进行转换,否则显示地址非法的原因。 2.设计报告内容应说明: ⑴需求分析; ⑵功能设计(数据结构及模块说明); ⑶开发平台及源程序的主要部分; ⑷测试用例,运行结果与运行情况分析; ⑸自我评价与总结: i)你认为你完成的设计哪些地方做得比较好或比较出色; ii)什么地方做得不太好,以后如何改正; iii)从本设计得到的收获(在编写,调试,执行过程中的经验和教训); iv)完成本题是否有其他方法(如果有,简要说明该方法); 时间安排: 设计安排一周:周1、周2:完成程序分析及设计。 周2、周3:完成程序调试及测试。 周4、周5:验收、撰写课程设计报告。 (注意事项:严禁抄袭,一旦发现,一律按0分记) 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日 一、需求分析: 页式管理基本原理:

各个进程的虚拟空间被划分成若干个长度相等的页。页长的划分和内存与外存之间的数据传输速度及内存大小等有关。一般每个页长大约为1----4K,经过页划分之后,进程的虚拟地址变为页号p与页内地址w所组成。 除了将进程的虚拟空间划分为大小相等的页之外,页式管理还把内存空间也按页的大小划分为片或者页面。这些页面为系统中的任一进程所共享。从而与分区管理不一样,分页管理时,用户进程在内存空间内除了在每个页面内地址连续之外,每个页面之间不再连续。第一是实现了内存中碎片的减少,因为任意碎片都会小于一个页面。第二是实现了由连续存储到非连续存储的这个飞跃,为在内存中局部地、动态地存储那些反复执行或即将执行的程序和数据段打下了基础。 怎样由页式虚拟地址转变为内存页面物理地址页式管理把页式虚拟地址与内存页面物理地址建立一一对应页表,并用相应的硬件地址变换机构,来解决离散地址变换问题。 静态页面管理: 静态页面管理方法是在作业或进程开始执行之前,把该作业或进程的程序段和数据全部装入内存的各个页面,并通过页表和硬件地址变换机构实现虚拟地址到内存物理地址的地址映射。 1、内存页面的分配与回收 静态分页管理的第一步是为要求内存的作业或进程分配足够的页面。系统依靠存储页面表、请求页面表以及页表来完成内存的分配。 (1)页表 最简单的页表由页号与页面号组成,页表在内存中占有一块固定的存储区。页表的大小有进程或作业的长度决定。 每个进程至少要拥有一个页表。 (2)请求表 用来确定作业或进程的虚拟空间的各页在内存中的实际对应位置。系统必须知道每个作业或进程的页表起始地址和长度,以进行内存的分配和地址变换,另外请求表中还应包括每个作业或进程所要求的页面数。 (3)存储页面 存储页面表也是整个系统一张,存储页面表指出内存各个页面是否已被分配出去,以及未被分配页面总数。存储页面表也有两种构成方法,一种是在内存中划分一块固定区域,每个单元的每个比特代表一个页面,如果该页面已被分配,则对应比特位置置1,否则置0。 另一种方法空闲页面链,不占内存空间。 2、分配算法 3、地址变换 在程序执行过程中,执行的是虚拟空间中的代码,代码中的指令是相对于虚拟空间的,需要到内存的实际空间中寻找对应的要执行的指令。 静态页式管理的缺陷: 虽然解决了分区管理时的碎片问题,但是由于静态页式管理要求进程或作业在执行前全部装入内存,如果可用页面数小于用户要求时,改作业或进程只好等待。而且,作业或进程的大小仍受内存可用空间的限制。 动态页式管理: 动态页式管理是在静态页式管理的基础上发展起来的。它分为请求页式管理和与调入页式管理(调入方式上)。

操作系统实验4(虚拟内存页面置换算法)

操作系统实验报告四 【实验题目】 虚拟内存页面置换算法 【实验目的】 通过这次实验,加深对虚拟内存页面置换概念的理解,进一步掌握先进先出FIFO,最佳置换OPI和最近最久未使用LRU页面置换算法的实现方法。 【实验内容】 问题描述: 设计程序模拟先进先出FIFO,最佳置换OPI和最近最久未使用LRU页面置换算法的工作过程。假设内存中分配给每个进程的最小物理块数为m,在进程运行过程中要访问的页面个数为n,页面访问序列为P1, …,Pn,分别利用不同的页面置换算法调度进程的页面访问序列,给出页面访问序列的置换过程,计算每种算法缺页次数和缺页率。 程序要求如下: 1)利用先进先出FIFO,最佳置换OPI和最近最久未使用LRU三种页面置换算法模拟页面访问过程。 2)模拟三种算法的页面置换过程,给出每个页面访问时的内存分配情况。 3)输入:最小物理块数m,页面个数n,页面访问序列P1, … ,Pn,算法选择1-FIFO,2-OPI,3-LRU。 4)输出:每种算法的缺页次数和缺页率。 【实验要求】 1) 上机前认真复习页面置换算法,熟悉FIFO,OPI,LRU三种页面分配和置换算法的过程; 2) 上机时独立编程、调试程序; 3) 根据具体实验要求,完成好实验报告(包括实验的目的、内容、要求、源程序、实例运行结果截图)。 【源代码】 //--------------- YeMianZhiHuan.cpp ----------------- #include "iostream.h" const int DataMax=100; const int BlockNum = 10; int DataShow[BlockNum][DataMax]; // 用于存储要显示的数组 bool DataShowEnable[BlockNum][DataMax]; // 用于存储数组中的数据是否需要显示

操作系统课程设计内存管理

内存管理模拟 实验目标: 本实验的目的是从不同侧面了解Windows 2000/XP 对用户进程的虚拟内存空间的管理、分配方法。同时需要了解跟踪程序的编写方法(与被跟踪程序保持同步,使用Windows提供的信号量)。对Windows分配虚拟内存、改变内存状态,以及对物理内存(physical memory)和页面文件(pagefile)状态查询的API 函数的功能、参数限制、使用规则要进一步了解。 默认情况下,32 位Windows 2000/XP 上每个用户进程可以占有2GB 的私有地址空间,操作系统占有剩下的2GB。Windows 2000/XP 在X86 体系结构上利用二级页表结构来实现虚拟地址向物理地址的变换。一个32 位虚拟地址被解释为三个独立的分量——页目录索引、页表索引和字节索引——它们用于找出描述页面映射结构的索引。页面大小及页表项的宽度决定了页目录和页表索引的宽度。 实验要求: 使用Windows 2000/XP 的API 函数,编写一个包含两个线程的进程,一个线程用于模拟内存分配活动,一个线程用于跟踪第一个线程的内存行为,而且要求两个线程之间通过信号量实现同步。模拟内存活动的线程可以从一个文件中读出要进行的内存操作,每个内存操作包括如下内容: 时间:操作等待时间。 块数:分配内存的粒度。 操作:包括保留(reserve)一个区域、提交(commit)一个区域、释放(release)一个区域、回收(decommit)一个区域和加锁(lock)与解锁(unlock)一个区域,可以将这些操作编号存放于文件。保留是指保留进程的虚拟地址空间,而不分配物理 存储空间。提交在内存中分配物理存储空间。回收是指释放物理内存空间,但在虚拟地址空间仍然保留,它与提交相对应,即可以回收已经提交的内存块。释放是指将物理存储和虚拟地址空间全部释放,它与保留(reserve)相对应,即可以释放已经保留的内存块。 大小:块的大小。 访问权限:共五种,分别为PAGE_READONLY,PAGE_READWRITE ,PAGE_EXECUTE,PAGE_EXECUTE_READ 和PAGE EXETUTE_READWRITE。可以将这些权限编号存放于文件中跟踪线程将页面大小、已使用的地址范围、物理内存总量,以及虚拟内存总量等信息显示出来。

虚拟内存不足

Windows虚拟内存不足的几种解决方法问: 经常听别人说起虚拟内存,请问什么是虚拟内存?为什么我的电脑在使用过一段时间后,总是提示虚拟内存太低,是不是只有重新安装操作系统才能解决问题? 答:Windows操作系统用虚拟内存来动态管理运行时的交换文件。为了提供比实际物理内存还多的内存容量以供使用,Windows操作系统占用了硬盘上的一部分空间作为虚拟内存。当CPU有需求时,首先会读取内存中的资料。当所运行的程序容量超过内存容量时,Windows操作系统会将需要暂时储存的数据写入硬盘。所以,计算机的内存大小等于实际物理内存容量加上“分页文件”(就是交换文件)的大小。如果需要的话,“分页文件”会动用硬盘上所有可以使用的空间。 如果你的系统虚拟内存太低,可以鼠标右击“我的电脑”选择“属性→高级→性能下设置→高级→打开虚拟内存设置”,可以重新设置最大值和最小值,按物理内存的1.5~2倍来添加数值,也可以更改虚拟内存的存放位置,可以设置放到其他容量较大的硬盘分区,让系统虚拟内存有充分的空间,让系统运行更快。 虚拟内存太低有三种解决办法: 1. 自定义的虚拟内容的容量(系统默认是自动)太小,可以重新划分大小。 2. 系统所在的盘(一般是C盘)空余的容量太小而运行的程序却很大,并且虚拟内存通常被默认创建在系统盘目录下,我们通常可以删除一些不用的程序,并把文档图片以及下载的资料等有用文件移动到其他盘中,并清理“回收站”,使系统盘保持1GB以上的空间,或者将虚拟内存定义到其他空余空间多的盘符下。 3. 系统盘空余的容量并不小,但因为经常安装、下载软件,并反复删除造成文件碎片太多,也是容易造成虚拟内存不足的原因之一,虚拟内存需要一片连续的空间,尽管磁盘空余容量大,但没有连续的空间,也无法建立虚拟内存区。可以用磁盘工具整理碎片。 虚拟内存不足的九大原因及解决方法系统提示“内存不足”的九大原因及解决方 法 一、剪贴板占用了太多的内存 实际上,剪贴板是内存中的一块临时区域,当你在程序中使用了“复制”或“剪切”命令后,Windows将把复制或剪切的内容及其格式等信息暂时存储在剪贴板上,以供“粘贴”使用。如果当前剪贴板中存放的是一幅图画,则剪贴板就占用了不少的内存。这时,请按下述步骤清除剪贴板中的内容,释放其占用的内存资源:

实验操作系统存储管理实验报告

实验四操作系统存储管理实验报告 一、实验目的 存储管理的主要功能之一是合理地分配空间。请求页式管理是一种常用的虚拟存储管理技术。 本实验的目的是通过请求页式管理中页面置换算法模拟设计,了解虚拟存储技术的特点,掌握请求页式存储管理的页面置换算法。 二、实验内容 (1)通过计算不同算法的命中率比较算法的优劣。同时也考虑了用户内存容量对命中率的影响。 页面失效次数为每次访问相应指令时,该指令所对应的页不在内存中的次数。 在本实验中,假定页面大小为1k,用户虚存容量为32k,用户内存容量为4页到32页。 (2)produce_addstream通过随机数产生一个指令序列,共320条指令。 A、指令的地址按下述原则生成: 1)50%的指令是顺序执行的 2)25%的指令是均匀分布在前地址部分 3)25%的指令是均匀分布在后地址部分 B、具体的实施方法是: 1)在[0,319]的指令地址之间随机选取一起点m; 2)顺序执行一条指令,即执行地址为m+1的指令; 3)在前地址[0,m+1]中随机选取一条指令并执行,该指令的地址为m’; 4)顺序执行一条指令,地址为m’+1的指令 5)在后地址[m’+2,319]中随机选取一条指令并执行; 6)重复上述步骤1)~5),直到执行320次指令 C、将指令序列变换称为页地址流

在用户虚存中,按每k存放10条指令排列虚存地址,即320条指令在虚存中 的存放方式为: 第0条~第9条指令为第0页<对应虚存地址为[0,9]); 第10条~第19条指令为第1页<对应虚存地址为[10,19]); 。。。。。。 第310条~第319条指令为第31页<对应虚存地址为[310,319]); 按以上方式,用户指令可组成32页。 (3)计算并输出下属算法在不同内存容量下的命中率。 1)先进先出的算法

操作系统实验内存分配

精心整理西安邮电大学 (计算机学院) 课内实验报告 1. (1 (2 (3 原因,写出实验报告。 2.实验要求: 1)掌握内存分配FF,BF,WF策略及实现的思路; 2)掌握内存回收过程及实现思路; 3)参考本程序思路,实现内存的申请、释放的管理程序,调试运行,总结程序设计中出现的问题并找出原因,写出实验报告。

3.实验过程: 创建进程: 删除其中几个进程:(默认以ff首次适应算法方式排列) Bf最佳适应算法排列方式: wf最差匹配算法排列方式: 4.实验心得: 明 实验中没有用到循环首次适应算法,但是对其他三种的描述还是很详细,总的来说,从实验中还是学到了很多。 5.程序源代码: #include #include #include #include

#define PROCESS_NAME_LEN 32 //进程名长度 #define MIN_SLICE 10 //最小碎片的大小#define DEFAULT_MEM_SIZE 1024 //内存大小 #define DEFAULT_MEM_START 0 //起始位置 /*内存分配算法*/ #define MA_FF 1 #define MA_BF 2 #define MA_WF 3 /*描述每一个空闲块的数据结构*/ struct free_block_type { }; /* /* { }; /* /* void display_menu(); int set_mem_size(); void set_algorithm(); void rearrange(int algorithm); int rearrange_WF(); int rearrange_BF(); int rearrange_FF(); int new_process(); int allocate_mem(struct allocated_block *ab);

如何设置笔记本虚拟内存

电脑小技巧教你如何设置虚拟内存 虚拟内存的概念是相对于物理内存而言的,当系统的物理内存空间入不敷出时,操作系统便会在硬盘上开辟一块磁盘空间当做内存使用。 设置虚拟内存 虚拟内存的概念是相对于物理内存而言的,当系统的物理内存空间入不敷出时,操作系统便会在硬盘上开辟一块磁盘空间当做内存使用,这部分硬盘空间就叫虚拟内存。Windows 98中采用Win386.swp文件的形式,而Windows 2000/XP 则采用页面文件pagefile.sys的形式来管理虚拟内存。 一、大小情况 1.一般情况 一般情况下,建议让Windows来自动分配管理虚拟内存,它能根据实际内存的使用情况,动态调整虚拟内存的大小。 2.关于最小值 Windows建议页面文件的最小值应该为当前系统物理内存容量再加上12MB,而对于物理内存容量小于256MB的用户,则建议将页面文件的最小值设得更大些: ①使用128MB或者更少内存的用户,建议将当前物理内存容量的1.75倍设置为页面文件的最小值。 ②内存大小在128MB到256MB之间的用户,建议将当前物理内存容量的1.5倍设置为页面文件的最小值。 3.关于最大值 一般来说,页面文件的最大值设置得越大越好,建议设置为最小值的2到3倍。 4.极端情况 假如硬盘空间比较紧张,在设置页面文件时,只需保证它不小于物理内存的3/4即可。 如果物理内存很大(大于512MB),则可以将虚拟内存禁用 5.根据不同的任务环境设置 ①以3D游戏为主的环境 3D游戏对CPU、显卡和内存要求都很高,如果物理内存小于256MB,建议把虚拟内存预设得大一点,这对提高游戏的稳定性和流畅性很有帮助。 ②以播放视频为主的环境 视频应用对硬盘空间的“胃口”很大,不过千万不要像在3D游戏环境中一样把虚拟内存设得很大,尤其是Windows XP的用户。因为Windows XP不会自动把不需要的空间释放掉,也就是说那个Pagefiles.sys文件会越来越大。如果你把虚拟内存和Windows XP放在同一分区,播放RM、ASF等视频流文件以后,系统经常会提示你虚拟内存设得太小或是磁盘空间不足。查看此时的页面文件,已经足有1GB大小了。所以建议经常欣赏视频文件的Windows XP用户,把初始数值设小一点,或者将虚拟内存转移到系统盘以外的分区。 二、设置方法 下面以在Windows XP下转移虚拟内存所在盘符为例介绍虚拟内存的设置方

页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断实验参考2

页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断 一.实验目的 (1)深入了解存储管理如何实现地址转换。 (2)进一步认识页式虚拟存储管理中如何处理缺页中断。 二.实验内容 编写程序完成页式虚拟存储管理中地址转换过程和模拟缺页中断的处理。 三.实验原理 页式存储管理把内存分割成大小相等位置固定的若干区域,叫内存页面,内存的分配以“页”为单位,一个程序可以占用不连续的页面,逻辑页面的大小和内存页面的大小相同,内外存的交换也以页为单位进行,页面交换时,先查询快表,若快表中找不到所需页面再去查询页表,若页表中仍未找到说明发生了缺页中断,需先将所需页面调入内存再进行存取。 四.实验部分源程序 #define size 1024//定义块的大小,本次模拟设为1024个字节。 #include "stdio.h" #include "string.h" #include struct plist { int number; //页号 int flag; //标志,如为1表示该页已调入主存,如为0则还没调入。 int block; //主存块号,表示该页在主存中的位置。 int modify; //修改标志,如在主存中修改过该页的内容则设为1,反之设为0 int location; //在磁盘上的位置 }; //模拟之前初始化一个页表。 struct plist p1[7]={{0,1,5,0,010},{1,1,8,0,012},{2,1,9,0,013},{3,1,1,0,021},{4,0,-1,0,022},{5,0,-1,0,023},{6, 0,-1,0,125}}; //命令结构,包括操作符,页号,页内偏移地址。 struct ilist { char operation[10]; int pagenumber; int address; }; //在模拟之前初始化一个命令表,通过程序可以让其顺序执行。 struct ilist p2[12]={{"+",0,72},{"5+",1,50},{"*",2,15},{"save",3,26},

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