操作系统-页式虚拟存储管理程序模拟

实验四页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断一、实验目的深入了解页式存储管理如何实现地址转换；进一步认识页式虚拟存储管理中如何处理缺页中断。

二、实验预备知识页式存储管理中地址转换的方法；页式虚拟存储的缺页中断处理方法。

三、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。

实验具体包括：首先对给定的地址进行地址转换工作，若发生缺页则先进行缺页中断处理，然后再进行地址转换；最后编写主函数对所做工作进行测试。

假定主存64KB，每个主存块1024字节，作业最大支持到64KB，系统中每个作业分得主存块4块。

四、提示与讲解页式存储管理中地址转换过程很简单，假定主存块的大小为2n字节，主存大小为2m'字节和逻辑地址m位，则进行地址转换时，首先从逻辑地址中的高m-n位中取得页号，然后根据页号查页表，得到块号，并将块号放入物理地址的高m'-n位，最后从逻辑地址中取得低n位放入物理地址的低n位就得到了物理地址，过程如图6所示。

逻辑地址图6 页式存储管理系统地址转换示意图地址转换是由硬件完成的，实验中使用软件程序模拟地址转换过程，模拟地址转换的流程如图7所示（实验中假定主存64KB，每个主存块1024字节，即n=10,m'=16，物理地址中块号6位、块内地址10位；作业最大64KB，即m=16，逻辑地址中页号6位、页内地址10位）。

在页式虚拟存储管理方式中，作业信息作为副本放在磁盘上，作业执行时仅把作业信息的部分页面装入主存储器，作业执行时若访问的页面在主存中，则按上述方式进行地址转换，若访问的页面不在主存中，则产生一个“缺页中断”，由操作系统把当前所需的页面装入主存储器后，再次执行时才可以按上述方法进行地址转换。

页式虚拟存储管理方式中页表除页号和该页对应的主存块号外，至少还要包括存在标志（该页是否在主存），磁盘位置（该页的副本在磁盘上的位置）和修改标志（该页是否修改过）。

操作系统-存储管理（4）段页式虚拟存储物理地址：⼜称绝对地址，即程序执⾏所使⽤的地址空间（处理器执⾏指令时按照物理地址进⾏）逻辑地址：⼜称相对地址，即⽤户编程所使⽤的地址空间，从0开始编号，有两种形式：⼀维逻辑地址（地址）⼆维逻辑地址（段号:段内地址）主存储器空间的分配与去配：分配：进程装⼊主存时，存储管理软件进⾏具体的主存分配操作，并设置⼀个表格记录主存空间的分配情况去配：当某个进程撤离或主动归还主存资源时，存储管理软件要收回它所占⽤的全部或者部分存储空间，调整主存分配表信息主存储器空间的共享：多个进程共享主存储器资源：多道程序设计技术使若⼲个程序同时进⼊主存储器，各⾃占⽤⼀定数量的存储空间，共同使⽤⼀个主存储器多个进程共享主存储器的某些区域：若⼲个协作进程有共同的主存程序块或者主存数据块多道程序设计需要复⽤主存：按照分区复⽤：主存划分为多个固定/可变尺⼨的分区，⼀个程序/程序段占⽤⼀个分区按照页架复⽤：主存划分成多个固定⼤⼩的页架，⼀个程序/程序段占⽤多个页架装载程序/加载器（loader）把可执⾏程序装⼊内存的⽅式有：绝对装载可重定位装载动态运⾏时装载地址转换：⼜称重定位，即把可执⾏程序逻辑地址转换成绝对地址，可分为：静态地址重定位：由装载程序实现装载代码模块的加载和地址转换（⽆需硬件⽀持），把它装⼊分配给进程的内存指定区域，其中所有指令代码和数据的逻辑地址在执⾏前⼀次全部修改为内存物理地址。

早期单任务单⽤户OS使⽤。

动态地址重地位：由装载程序实现装载代码模块的加载，把它装⼊进程的内存在指定区域，但对链接程序处理过的应⽤程序逻辑地址不做修改，程序内存起始地址被置⼊重定位寄存器（基址寄存器）。

程序执⾏过程中每当CPU访问程序和数据引⽤内存地址时，由硬件地址转换机构截取此逻辑地址并加上重定位寄存器的值。

运⾏时链接地址重定位存储保护：为避免主存中的多个进程相互⼲扰，必须对主存中的程序和数据进⾏保护。

实验一熟悉操作系统工作环境一、实验目的：能熟练地在2种不同的操作系统环境下工作，学会使用各种命令，熟悉系统提供的各种功能，熟悉系统实用程序的调用方法和各种系统调用模块的功能和作用。

主动而有效地使用计算机。

二、实验要求：掌握Windows的使用方法，熟悉虚拟机——VMWare，并在此基础上运行Linux,在两个学时内练习掌握2种操作系统的使用方法（Dos&Linux）。

三、实验内容：1.掌握虚拟机——VMWare的一般使用方法，运行Linux；2.熟悉Windows的使用，了解控制面板，计算机管理等界面的功能；3.熟悉DOS基本命令：cd,dir,copy,md,rm,format,fdisk等；4.熟悉Linux图形界面以及基本命令:login,halt,cd,ls,cp,mv,vi,gcc等。

四、实验步骤：1.打开实验计算机并登陆后,从开始菜单找到VMWare,熟悉其操作，或者自己安装后使用;2.通过教师提供的ftp站点下载实验所需软件:在IE中输入ftp://stu:****************.86.3,下载相关软件;3.用VMWare软件的文件菜单的打开功能,使用教师提供的linux.iso进行相应实验;4.在Linux中打开终端,练习命令,重点学习vi和gcc:(1).在linux命令行输入:vi lenient.c进入vi环境,进行编写程序;(2).保存退出后使用gcc命令编译程序。

及各命令使用方法如图：5．在DOS下操作如图：如下图MyFold目录已经不存在了:实验二Linux进程通信程序设计一、实验目的：在Linux/Unix平台下，用C语言编写一个进程通信的程序，理解fork()等一些系列系统函数的正确使用和工作原理，学会设计基本的进程通信程序。

二、实验要求：掌握Linux/Uinx平台,进程通信程序的工作原理，重点理解fork()函数创建子进程的原理,学会在Linux/Unix下编写,编译通信进程。

操作系统——页式存储管理分区式存储管理最⼤的缺点是碎⽚问题严重，内存利⽤率低。

究其原因，主要在于连续分配的限制，即它要求每个作⽤在内存中必须占⼀个连续的分区。

如果允许将⼀个进程分散地装⼊到许多不相邻的分区中，便可充分地利⽤内存，⽽⽆需再进⾏“紧凑”。

基于这⼀思想，产⽣了“⾮连续分配⽅式”，或者称为“离散分配⽅式”。

连续分配：为⽤户进程分配的必须是⼀个连续的内存空间。

⾮连续分配：为⽤户进程分配的可以是⼀些分散的内存空间。

分页存储管理的思想：把内存分为⼀个个相等的⼩分区，再按照分区⼤⼩把进程拆分成⼀个个⼩部分。

分页存储管理分为：实分页存储管理和虚分页存储管理⼀、实分页式存储管理实分页式存储最⼤的优点是内存利⽤率⾼，与⽬前流⾏的虚分页存储管理相⽐，具有实现简单，程序运⾏快的优点。

⽬前，飞速发展的硬件制造技术使得物理内存越来越⼤，因此我们认为，实分页式存储管理将是⼀种最有发展前途的存储管理⽅式。

1.1、基本原理假设⼀个⼤型饭店，所有的客房都是标准的双⼈间，部分客房已经住进客⼈，现在⼜有⼀个旅游团要求⼊住。

接待员统计了⼀下，对旅游团领队说：“贵团全体成员都能住下，两⼈⼀个房间，但是不能住在同⼀楼层了，因为每层空着的客房不够，更没有⼏个挨着的。

请原谅！”。

对于这样的安排，⼀般⼈不会感到奇怪。

因为旅游团本来就是由⼀位位个⼈或夫妻等组成的，⽽饭店的客房本来也是两⼈⼀间的，两⼈⼀组正好可住在⼀个客房⾥；另外，饭店⼏乎每天都有⼊住的和退房的客⼈，想在同⼀楼层找⼏间挨着的客房实在不容易。

①将整个系统的内存空间划分成⼀系列⼤⼩相等的块，每⼀块称为⼀个物理块、物理页或实页，页架或页帧（frame），可简称为块（block）。

所有的块按物理地址递增顺序连续编号为0、1、2、……。

这⾥的块相当于饭店的客房，系统对内存分块相当于饭店把⼤楼所有的客房都设计成标准的双⼈间。

②每个作业的地址空间也划分成⼀系列与内存块⼀样⼤⼩的块，每⼀块称为⼀个逻辑页或虚页，也有⼈叫页⾯，可简称为页（page）。

《操作系统》模拟试卷3及参考答案《操作系统》模拟试卷三一、单项选择题（每小题1分，共 15 分）1．操作系统的主要功能是管理计算机系统中的（）。

A. 程序B.数据C.文件D.资源2．一种既有利于短小作业又兼顾到长作业的作业调度算法是( )A.先来先服务B.时间片轮转法C.高响应比优先D.均衡调度法3．操作系统中引入进程概念后并不能够（）。

A. 允许一个程序被多个用户调用B.正确描述程序的执行情况C.使处理器与外设之间有效地并行工作D. 提高资源利用率4．以下（）属于临界资源。

A.磁盘存储介质B.共用队列结构C.私有变量D.可重入的程序代码5．在下列情况下，会发生引起调度事件并立即产生调度的是（）。

A.处理中断的过程中B.进程在操作系统内核程序临界区C. 进程在原子过程中D.正在运行实时任务6．采用资源剥夺的方法可以解除死锁，还可以采用( )的方法解除死锁。

A.执行并行操作B.拒绝分配C.撤消进程D.修改信号量7．用户在程序中试图读某文件的第100个逻辑块，使用操作系统提供的（）接口。

A.系统调用B.图形用户接口C.键盘命令D.原语8．若一个程序为多个进程所共享，那么该程序的代码在执行的过程中不能被修改，即程序应是（）。

A. 可运行的B.可重入的C.可改变的D.可连接的9．虚拟存储器的容量由计算机的地址结构决定，若CPU的地址为32位，则对于一个进程来说，其最大的虚拟存储空间为（）。

A. 2GB. 4GC. 1GD. 8G10．仅有基本地址变换机构的分页存储管理方式中，CPU每次存取一个数据时，要( )访问内存。

A. 1次B.2次C. 3次D. 4次11．MS-DOS采用的外存分配方法是（）A.单级索引分配B.隐式链接C.显示连接D.两级索引分配12．UNIX系统对空闲磁盘空间的管理，采用的是（）。

A 空闲链表法B 位示图法C成组链接法D.线性检索法13．有能避免“磁臂粘着”的磁盘调度算法是（）。

课程设计课程设计名称：计算机操作系统专业班级：计算机科学与技术学生姓名：学号：指导教师：课程设计时间：操作系统专业课程设计任务书说明：本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页目录一、设计目的为了掌握Linux环境下常用编译工具如gcc/g++/nasm及开源虚拟机bochs 的下载、安装、使用，掌握x86架构下分页式存储管理系统的基本原理,设计一个请求分页式虚拟存储系统。

掌握Linux系统下程序的编写及运行等方面展开实验。

二、设计要求2.1要求熟练掌握sudo apt-get install的用法。

2.2要求能够掌握分页存储管理系统的基本原理。

2.3要求学会在Linux系统下编写程序、执行程序。

三、设计内容3.1运行环境3.1.1虚拟机系统下3.1.2使用Ubuntu下提供的apt-get软件包安装工具安装vim、 g++ 、nasm 、bochs等3.2 2.详细设计1）回顾虚拟页式存储系统：作业分页，内存分块，只有当进程要使请认真阅读readme.txt文件，弄清楚各个文件的作用2）用其虚拟内存时,其对应的数据才装入物理内存。

3）完成frame_pool.H 、frame_pool.C 、page_table.C三个文件，其中page_table.H已经提供，我们需要添加page_table.C,自己设计并实现这些函数。

4）在frame_pool.H定义所需要的数据结构，在frame_pool.C完成这些函数。

添加代码如下所示：class FramePool {private: unsigned long base_frame_no; unsigned long nframes;unsigned long info_frame_no; unsigned char* free_frames;public:static const unsigned char USED -1;static const unsigned char UNUSED -0;static const unsigned int FRAME_SIZE -4096;public:FramePool(unsigned long _base_frame_no,unsigned long_nframes,unsigned long _info_frame_no);5）建立Frame_pool.C文件系统中使用位示图bitmap标识页面是否使用，start_frame表示第一个页面的起始地址（如系统内存池从2M开始），pool_size表示在用户池中页框的总数（如系统内存池的页框从2M~4M，因此共有（4M-2M）/4KB=512个页框）。

淮海工学院计算机科学系实验报告书课程名：《操作系统》题目：虚拟存储器管理页面置换算法模拟实验班级：学号：姓名：一、实验目的与要求1.目的：请求页式虚存管理是常用的虚拟存储管理方案之一。

通过请求页式虚存管理中对页面置换算法的模拟，有助于理解虚拟存储技术的特点，并加深对请求页式虚存管理的页面调度算法的理解。

2.要求：本实验要求使用C语言编程模拟一个拥有若干个虚页的进程在给定的若干个实页中运行、并在缺页中断发生时分别使用FIFO和LRU算法进行页面置换的情形。

其中虚页的个数可以事先给定（例如10个），对这些虚页访问的页地址流（其长度可以事先给定，例如20次虚页访问）可以由程序随机产生，也可以事先保存在文件中。

要求程序运行时屏幕能显示出置换过程中的状态信息并输出访问结束时的页面命中率。

程序应允许通过为该进程分配不同的实页数，来比较两种置换算法的稳定性。

二、实验说明1．设计中虚页和实页的表示本设计利用C语言的结构体来描述虚页和实页的结构。

在虚页结构中，pn代表虚页号，因为共10个虚页，所以pn的取值范围是0—9。

pfn代表实页号，当一虚页未装入实页时，此项值为-1；当该虚页已装入某一实页时，此项值为所装入的实页的实页号pfn。

time项在FIFO算法中不使用，在LRU中用来存放对该虚页的最近访问时间。

在实页结构中中，pn代表虚页号，表示pn所代表的虚页目前正放在此实页中。

pfn代表实页号，取值范围（0—n-1）由动态指派的实页数n所决定。

next是一个指向实页结构体的指针，用于多个实页以链表形式组织起来，关于实页链表的组织详见下面第4点。

2．关于缺页次数的统计为计算命中率，需要统计在20次的虚页访问中命中的次数。

为此，程序应设置一个计数器count，来统计虚页命中发生的次数。

每当所访问的虚页的pfn项值不为-1，表示此虚页已被装入某实页内，此虚页被命中，count加1。

最终命中率=count/20*100%。

计算机操作系统实验教程徐 慧中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院计算机系二0 0四年四月实验简介 (2)实验一进程管理 (3)一、实验目的 (3)二、实验预备内容 (3)三、实验内容 (3)四、预备知识 (3)五实验指导 (4)实验二进程间的通信 (5)一、实验目的 (5)二、实验预备内容 (5)三、实验内容 (5)四、实验预备知识 (5)五、实验指导 (9)实验三存储管理 (10)一、实验目的 (10)二、实验内容 (10)三、实验预备知识 (10)四、实验指导 (13)实验四文件系统设计 (14)一、实验目的 (14)二、实验内容 (14)三、实验提示 (14)四、实验指导 (14)实验简介1．学时：16学时2．先修课程：计算机导论 ，高级语言程序设计 ， 数据结构3．课程性质：专业基础必修课4．适合专业：计算机科学与技术5．内容简介：操作系统上机课程通Linux操作系统各自的编程接口，提供编程实例，由此加深学生对操作系统工作原理的领会和对操作系统实现方法的理解，并且使学生在程序设计方面得到基本的训练。

上机课程主要针对课本重点内容，以提高学生的动手能力，加深学生对相关的内容的理解而展开的实验课程。

在Linux环境下提供了关于操作系统的命令接口程序shell的编制、存储管理相关内容的实路、作业调研系统以及虚拟磁盘文件系统管理4个实验。

实验环境是基于Linux操作系统的。

在计算机软硬件课程的设置上，它起着承上启下的作用。

其特点是概念多、较抽象和涉及面广，其整体实现思想和技术又往往难于理解。

6．参考书：张尧学，史美林 《计算机操作系统课程设计实验指导》 清华大学出版社 2000年实验一 进程管理一、实验目的(1)加深对进程概念的理解,明确进程的程序的区别;(2)可进一步认识并发执行的实质;(3)分析进程争用资源的现象,学习解决进程互斥的方法;(4)了解LINUX系统中进程通信的进本原理;二、实验预备内容(1)阅读LINUX 的sched.h源码文件,加深对进程管理概念的理解;(2)阅读LINUX的fork.c源码,分析进程的创建过程;三、实验内容(1)进程创建编写一段程序,使用系统调用fork()创建两个子进程.(2)进程的控制修改以编写的程序,将每个进程输出一个字符改为输出一句话,观察程序执行时屏幕上出现的现象;(3)编写一段程序实现软中断;(4)进程的管道通信;四、预备知识现代操作系统的重要特点是程序的并发执行，及系统所拥有的资源被共享和系统用户随机地使用系统。

页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断的模拟
实验目的：
1.深入了解页式虚拟存储管理技术如何实现地址转换。

2.进一步认识页式虚拟存储管理中如何处理缺页中断。

实验要求：
编写程序模拟实现页式虚拟存储管理中的地址转换过程以及缺
页中断的处理过程。

实验指导：
1.请求分页中硬件地址变换过程。

(1)
自己设计一个主存分配表。

(2)对逻辑地址进行划分为页号和页内地址
(3)越界检查，若越界直接中断退出程序的执行。

（不越界情况下）检索页表分2种情况：其一，若该页在内存，则找到其对应的物理块号；合并块号和块内地址形成物理地址。

进行输出。

(4)其二，若该页不再内存，产生缺页中断，调用缺页中断子
程序执行缺页中断处理过程。

中断返回后重新执行被中断的指令。

2.采用某一种页面置换算法实现分页管理的缺页调度。

(1)当硬件发出缺页中断后转操作系统处理缺页中断。

查看主存分块表看有无可用空闲块。

若有则为进程分配一块。

若无空闲块，当采用一种页面置换算法（例如FIFO形成队列），其头部放在变量K 中淘汰最先进入主存的一页，若该页修改过，好要重新写回磁盘。

然后再把当前要访问的页装入该内存块，并修改页表和存储分块表。

数组P中各个元素为作业已在主存的页号。

假定作业最多可分配m块。

当淘汰一页时，总是淘汰P[K]所指页。

之后调整数组P：
P[K]=要装入的页；
K=（K+1）mod m;
流程图如下：。

实验六虚拟存储器一、实验内容模拟分页式虚拟存储管理中硬件的地址转换和缺页中断，以及选择页面调度算法处理缺页中断。

二、实验目的在计算机系统中，为了提高主存利用率，往往把辅助存储器（如磁盘）作为主存储器的扩充，使多道运行的作业的全部逻辑地址空间总和可以超出主存的绝对地址空间。

用这种办法扩充的主存储器称为虚拟存储器。

通过本实验帮助同学理解在分页式存储管理中怎样实现虚拟存储器。

三、实验题目本实验有三道题目，其中第一题必做，第二，三题中可任选一个。

第一题：模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。

[提示]（1）分页式虚拟存储系统是把作业信息的副本存放在磁盘上，当作业被选中时，可把作业的开始几页先装入主存且启动执行。

为此，在为作业建立页表时，应说明哪些页已在主存，哪些页尚未装入主存，页表的格式为：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，有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。

全国自考操作系统（存储管理）模拟试卷1(题后含答案及解析) 题型有：1. 单项选择题 3. 填空题 4. 简答题 6. 判断题单项选择题1．根据作业在本次分配到的内存起始地址将目标代码装到指定内存地址中，并修改所有有关地址部分的值的方法称为_______方式。

A．固定定位B．静态重定位C．动态重定位D．单一连续重定位正确答案：B 涉及知识点：存储管理2．静态地址重定位的对象是_______。

A．源程序B．编译程序C．目标程序D．执行程序正确答案：C 涉及知识点：存储管理3．使用_______，目标程序可以不经过任何改动而装入主存直接执行。

A．静态重定位B．动态重定位C．编译或汇编D．连接程序正确答案：B 涉及知识点：存储管理4．在可变式分区存储管理中，当释放和回收一个空闲区时，造成空闲表项区数减1的情况是_______。

A．无上邻空闲区，也无下邻空闲区B．有上邻空闲区，但无下邻空闲区C．无上邻空闲区，但有下邻空闲区D．有上邻空闲区，也有下邻空闲区正确答案：D解析：在有上邻空闲区也有下邻空闲区的情况下，释放区和上、下邻空闲区合并成一块空闲区，故原先记录上、下邻空闲区的两个表项就只需要合并为一个表项记录新的大空闲区。

知识模块：存储管理5．在下列存储管理算法中，内存的分配和释放平均时间之和为最大的是_______。

A．首次适应法B．循环首次适应法C．最佳适应法D．最差适应法正确答案：C解析：最佳适应算法的分配算法的速度比首次适应法、循环首次适应法和最差适应算法差得多，如用链表实现，释放算法要在链表中找上、下邻空闲区，修改过或新加入的空闲区还要有序地插入到链表中。

知识模块：存储管理6．早期采用交换技术的目的是_______。

A．能运行更多的程序B．能运行更大的程序C．实现分时系统D．实现虚拟存储技术正确答案：A 涉及知识点：存储管理7．虚拟存储器技术的目的是_______。

A．实现存储保护B．实现程序浮动C．可运行更大更多的程序D．扩充主存容量正确答案：C 涉及知识点：存储管理8．在以下存储管理方案中，不适用于多道程序设计系统的是_______。

全国自考操作系统（存储管理）模拟试卷2(题后含答案及解析) 题型有：1. 单项选择题 3. 填空题 4. 简答题 5. 综合题 6. 判断题单项选择题1．源程序经过编译或者汇编生成的机器指令集合，称为_______。

A．源程序B．目标程序C．可执行程序D．非执行程序正确答案：B解析：源程序经过编译或者汇编生成的机器指令集合不一定是可执行程序，如C编译用-c选项对不包括全部的模块的C程序编译生成的．o代码是目标程序，但不是可执行程序。

知识模块：存储管理2．动态重定位是在程序的_______中进行的。

A．编译过程B．连接过程C．装入过程D．执行过程正确答案：D 涉及知识点：存储管理3．下面几条中，_______是动态重定位的特点。

A．需要一个复杂的重定位装入程序B．存储管理算法比较简单C．不需地址变换硬件机构的支持D．在执行时将逻辑地址变换成内存地址正确答案：D 涉及知识点：存储管理4．固定分区存储管理一般采用_______进行主存空间的分配。

A．首次适应分配算法B．循环首次适应分配算法C．最优适应分配算法D．顺序分配算法正确答案：C解析：为了节省内存，减少内部碎片，固定分区存储管理一般不采用首次适应分配算法，而采用相对来说较费时的最优适应分配算法。

知识模块：存储管理5．在可变分区管理方式下，在释放和回收空闲区，若已判定“空闲区表第j栏中的始址=释放的分区始址+长度”，则表示_______。

A．归还区有上邻空闲区B．归还区有下邻空闲区C．归还区有上下邻空闲区D．归还区无相邻空闲区正确答案：B解析：说明回收的分区尾地址与空闲区表该项登记的空闲区始址相邻。

知识模块：存储管理6．采用单一连续区存储管理时，若作业地址空间大于空闲内存空间，可采用_______把不会同时工作的程序段轮流装入主存区执行。

A．对换技术B．可变分区技术C．虚拟存储技术D．覆盖技术正确答案：D 涉及知识点：存储管理7．将作业部分或全部移到外存，以调入其他的作业的技术称为_______。

操作系统管理-虚拟存储器-实验报告-代码7页一、实验目的学习操作系统中虚拟存储器的概念，掌握虚拟存储器的实现思路和方式。

二、实验要求在C语言环境下，实现基于分页机制的虚拟存储和页表管理。

三、实验内容1.实现一个虚拟存储器，其中分页大小为4KB，虚拟地址空间大小为4GB（每个进程可以使用的虚拟地址空间）。

物理内存大小为512MB，即实际内存中有128个物理页面。

2.实现页表管理，将虚拟地址映射到物理地址。

3.实现页面替换算法，当物理内存不足时，需要将某些页面从内存中置换出来。

4.实现程序的运行，能够根据页面缺失率输出性能参数。

四、实验步骤1.确定程序设计思路和数据结构。

2.实现虚拟存储器和页表管理。

3.实现页面替换算法。

五、实验代码及解析对于程序设计思路，首先需要确定虚拟存储器和物理内存的大小，以及页面大小。

虚拟存储器大小默认为4GB，物理内存大小为512MB，页面大小为4KB。

其次，需要设计页表数据结构。

页表可以使用一个二维数组表示，其中第一维表示页表项，第二维表示页内地址。

页表项有四个字段，分别为标志位（是否在内存中）、页框号（页面所在的物理页框号）、保护（页面的读写权限）、计数（页面使用情况的计数器）。

第三，需要设计页面替换算法。

本程序采用最近最少使用算法（LRU）作为页面替换算法，当物理内存不足时，选择使用最近最少使用的页面进行替换。

#define PAGE_SIZE 4096 // 页面大小#define VIRTUAL_MEM_SIZE 4 * 1024 * 1024 * 1024 // 虚拟存储器大小#define PHYSICAL_MEM_SIZE 512 * 1024 * 1024 // 物理内存大小#define PAGE_NUM (VIRTUAL_MEM_SIZE / PAGE_SIZE) // 页面总数#define PHYSICAL_PAGE_NUM (PHYSICAL_MEM_SIZE / PAGE_SIZE) // 物理页面数struct page_table_entry {int present; // 是否在内存中（1为在，0为不在）int page_frame; // 页面所在的物理页框号int protect; // 页面的读写权限int count; // 页面使用情况的计数器}struct page_table_entry page_table[PAGE_NUM][PAGE_SIZE]; // 页表虚拟存储器和页表管理需要掌握的是页表的相关数据结构，还有一个重要的点，就是如何将虚拟地址映射到物理地址。

操作系统-请求页式存储管理实验报告操作系统实验三存储管理实验班级:学号:姓名:目录1. 实验目的 ..................................................................... ........................................................................ (2)2. 实验内容 ..................................................................... ........................................................................ (2)(1) 通过随机数产生一个指令序列，共320条指令 ..................................................................... ............ 2 (2) 将指令序列变换成为页地址流 ..................................................................... ........................................ 2 (3) 计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率 .....................................................................23. 随机数产生办法 ..................................................................... (3)环境说明 ..................................................................... ........................................................................ . (3)4. 程序设计说明 ..................................................................... . (3)4.1. 全局变量...................................................................... (3)4.2. 随机指令序列的产生...................................................................... . (4)4.3. FIFO算法...................................................................... .. (4)4.4. LRU算法...................................................................... . (4)4.5. OPT算法...................................................................... . (5)5. 编程实现(源程序): ................................................................... ....................................................... 5 6. 运行结果及分析 ..................................................................... . (11)6.1. 运行(以某两次运行结果为例，列表如下:).................................................................... . (11)6.2. Belady’s anomaly................................................................. . (11)11. 实验目的存储管理的主要功能之一是合理地分配空间。

实验三虚拟存储器3.1背景知识在Windows 2000环境下，4GB的虚拟地址空间被划分成两个部分：低端2GB提供给进程使用，高端2GB提供给系统使用。

这意味着用户的应用程序代码，包括DLL以及进程使用的各种数据等，都装在用户进程地址空间内 (低端2GB) 。

用户过程的虚拟地址空间也被分成三部分：1）虚拟内存的已调配区 (committed)：具有备用的物理内存，根据该区域设定的访问权限，用户可以进行写、读或在其中执行程序等操作。

2）虚拟内存的保留区 (reserved)：没有备用的物理内存，但有一定的访问权限。

3）虚拟内存的自由区 (free)：不限定其用途，有相应的PAGE_NOACCESS权限。

与虚拟内存区相关的访问权限告知系统进程可在内存中进行何种类型的操作。

例如，用户不能在只有PAGE_READONLY权限的区域上进行写操作或执行程序；也不能在只有PAGE_EXECUTE权限的区域里进行读、写操作。

而具有PAGE_ NOACCESS权限的特殊区域，则意味着不允许进程对其地址进行任何操作。

在进程装入之前，整个虚拟内存的地址空间都被设置为只有PAGE_NOACCESS权限的自由区域。

当系统装入进程代码和数据后，才将内存地址的空间标记为已调配区或保留区，并将诸如EXECUTE、READWRITE和READONLY的权限与这些区域相关联。

如表3-2所示，给出了MEMORY_BASIC_INFORMAITON的结构，此数据描述了进程虚拟内存空间中的一组虚拟内存页面的当前状态，期中State项表明这些区域是否为自由区、已调配区或保留区；Protect项则包含了windows系统为这些区域添加了何种访问保护；type项则表明这些区域是课执行图像、内存映射文件还是简单的私有内存。

VirsualQueryEX() API能让用户在指定的进程中，对虚拟内存地址的大小和属性进行检测。

Windows还提供了一整套能使用户精确控制应用程序的虚拟地址空间的虚拟内存API。

操作系统实验(四)实验报告--虚拟内存操作系统实验（四）虚拟内存1、实验题目页面置换算法模拟——OPT、FIFO和LRU算法2、实验目的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，如最佳（Optimal）置换算法、先进先出（Fisrt In First Out）置换算法和最近最久未使用（Least Recently Used）置换算法3、实验内容1）OPT算法：需要发生页面置换时，算法总是选择在将来最不可能访问的页面进行置换。

2）FIFO算法：算法总是选择在队列中等待时间最长的页面进行置换。

3）LRU算法：如果某一个页面被访问了，它很可能还要被访问；相反，如果它长时间不被访问，那么，在最近未来是不大可能被访问的。

4、程序代码#include<iostream>#include <cstdlib>#include <time.h>#include <cstdio>#define L 30///页面走向长度最大为30using namespace std;int M=4; ///内存块struct P///定义一个结构体{int num,time;}p[30];int Input(int m,P p[L])///打印页面走向状态{m=30;int i,j;j=time(NULL);///取时钟时间srand(j);///以时钟时间x为种子，初始化随机数发生器cout<<"页面走向: ";for(i=0; i<m; i++){p[i].num=rand( )%10;///产生1到10之间的随即数放到数组p中p[i].time=0;cout<<p[i].num<<" ";}cout<<endl;return m;}void print(P *page1)///打印当前的页面{P *page=new P[M];page=page1;for(int i=0; i<M; i++)cout<<page[i].num<<" ";cout<<endl;}int Search(int e,P *page1 )///寻找内存块中与e相同的块号{P *page=new P[M];page=page1;for(int i=0; i<M; i++)if(e==page[i].num)return i; ///返回i值return -1;}int Max(P *page1)///寻找最近最长未使用的页面用于OPT算法{P *page=new P[M];page=page1;int e=page[0].time,i=0;while(i<M) ///找出离现在时间最长的页面{if(e<page[i].time) e=page[i].time;i++;}for( i=0; i<M; i++)if(e==page[i].time)return i; ///找到离现在时间最长的页面返回其块号return -1;}int Count(P *page1,int i,int t,P p[L])///记录当前内存块中页面离下次使用间隔长度用于OPT算法{P *page=new P[M];page=page1;int count=0;for(int j=i; j<L; j++){if(page[t].num==p[j].num )break;///当前页面再次被访问时循环结束else count++;///否则count+1}return count;///返回count的值}int main(){int c=1;int m=0,t=0;float n=0;///缺页次数m=Input(m,p);///调用input函数，返回m值M=4;P *page=new P[M];///dowhile(c==1||c==2||c==3){int i=0;for(i=0; i<M; i++) ///初试化页面基本情况{page[i].num=0;page[i].time=m-1-i;}cout<<"1:FIFO页面置换"<<endl;cout<<"2:LRU页面置换"<<endl;cout<<"3:OPT页面置换"<<endl;cout<<"按其它键结束程序；"<<endl;cin>>c;if(c==1)///FIFO页面置换///FIFO();{n=0;cout<<" FIFO算法页面置换情况如下: "<<endl;cout<<endl;while(i<m){if(Search(p[i].num,page)>=0) ///当前页面在内存中{cout<<p[i].num<<" "; ///输出当前页p[i].numcout<<" "<<endl;i++; ///i加1}else ///当前页不在内存中{if(t==M)t=0;else{n++; ///缺页次数加1page[t].num=p[i].num; ///把当前页面放入内存中cout<<p[i].num<<" ";print(page); ///打印当前页面t++; //下一个内存块i++; ///指向下一个页面}}}cout<<"缺页次数："<<n<<" 缺页率："<<n<<"/"<<m<<" ="<<n/m<<endl;}if(c==2)///LRU页面置换,最近最久未使用{n=0;cout<<" LRU算法页面置换情况如下: "<<endl;cout<<endl;while(i<m){int a;t=Search(p[i].num,page);if(t>=0)///如果已在内存块中{page[t].time=0;///把与它相同的内存块的时间置0for(a=0; a<M; a++)if(a!=t)page[a].time++;///其它的时间加1cout<<p[i].num<<" ";cout<<"不缺页"<<endl;}else ///如果不在内存块中{n++; ///缺页次数加1t=Max(page); ///返回最近最久未使用的块号赋值给tpage[t].num=p[i].num; ///进行替换page[t].time=0; ///替换后时间置为0cout<<p[i].num<<" ";print(page);for(a=0; a<M; a++)if(a!=t)page[a].time++; ///其它的时间加1}i++;}cout<<"缺页次数："<<n<<" 缺页率："<<n<<"/"<<m<<" = "<<n/m<<endl;}if(c==3)///OPT页面置换{n=0;cout<<" OPT算法置换情况如下:"<<endl;cout<<endl;while(i<m){if(Search(p[i].num,page)>=0)///如果已在内存块中{cout<<p[i].num<<" ";cout<<" "<<endl;i++;}else///如果不在内存块中{int a=0;for(t=0; t<M; t++)if(page[t].num==0)a++;///记录空的内存块数if(a!=0) ///有空内存块{int q=M;for(t=0; t<M; t++)if(page[t].num==0&&q>t)q=t;///把空内存块中块号最小的找出来page[q].num=p[i].num;///把缺页换过来n++; ///缺页次数加一cout<<p[i].num<<" ";print(page);i++;}else{int temp=0,s;for(t=0; t<M; t++) ///寻找内存块中下次使用离现在最久的页面if(temp<Count(page,i,t,p)){temp=Count(page,i,t,p);s=t;}///把找到的块号赋给spage[s].num=p[i].num;n++;cout<<p[i].num<<" ";print(page);i++;}}}cout<<"缺页次数："<<n<<" 缺页率："<<n<<"/"<<m<<" = "<<n/m<<endl;}}///while(c==1||c==2||c==3);return 0;}5、心得体会通过该实验，是我对虚拟内存更加了解，对最佳置换算法、先进先出算法、最近最久算法更加了解。