实验五 存储器管理实验

存储器管理实验实验报告一、实验目的存储器管理是操作系统的重要组成部分，本次实验的目的在于深入理解存储器管理的基本原理和方法，通过实际操作和观察，掌握存储器分配与回收的算法，以及页面置换算法的实现和性能评估。

二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，编程语言为 C+＋，开发工具为 Visual Studio 2019。

三、实验内容与步骤（一）存储器分配与回收算法实现1、首次适应算法（1）原理：从空闲分区链的首地址开始查找，找到第一个满足需求的空闲分区进行分配。

（2）实现步骤：建立空闲分区链表，每个节点包含分区的起始地址、大小和状态（已分配或空闲）。

当有分配请求时，从链表头部开始遍历，找到第一个大小满足需求的空闲分区。

将该分区进行分割，一部分分配给请求，剩余部分仍作为空闲分区留在链表中。

若找不到满足需求的空闲分区，则返回分配失败。

2、最佳适应算法（1）原理：从空闲分区链中选择与需求大小最接近的空闲分区进行分配。

（2）实现步骤：建立空闲分区链表，每个节点包含分区的起始地址、大小和状态。

当有分配请求时，遍历整个链表，计算每个空闲分区与需求大小的差值。

选择差值最小的空闲分区进行分配，若有多个差值相同且最小的分区，选择其中起始地址最小的分区。

对选中的分区进行分割和处理，与首次适应算法类似。

3、最坏适应算法（1）原理：选择空闲分区链中最大的空闲分区进行分配。

（2）实现步骤：建立空闲分区链表，每个节点包含分区的起始地址、大小和状态。

当有分配请求时，遍历链表，找到最大的空闲分区。

对该分区进行分配和处理。

（二）页面置换算法实现1、先进先出（FIFO）页面置换算法（1）原理：选择在内存中驻留时间最久的页面进行置换。

（2）实现步骤：建立页面访问序列。

为每个页面设置一个进入内存的时间戳。

当发生缺页中断时，选择时间戳最早的页面进行置换。

2、最近最久未使用（LRU）页面置换算法（1）原理：选择最近一段时间内最长时间未被访问的页面进行置换。

实习五虚拟存储器实验报告一、实验目的本次虚拟存储器实验旨在深入理解计算机系统中虚拟存储器的工作原理和机制，通过实际操作和观察，掌握虚拟存储器的相关概念和技术，包括页式存储管理、地址转换、页面置换算法等。

同时，培养我们的实践能力和问题解决能力，为今后学习和工作中涉及到的计算机系统相关知识打下坚实的基础。

二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，开发工具为 Visual Studio 2019，编程语言为 C+＋。

三、实验原理1、虚拟存储器的概念虚拟存储器是一种利用硬盘等辅助存储器来扩充主存容量的技术。

它将程序和数据按照一定的页面大小划分，并在需要时将页面从硬盘调入主存，从而实现了使用有限的主存空间运行较大规模的程序。

2、页式存储管理页式存储管理将主存和辅存空间都划分为固定大小的页面。

程序的地址空间被分成若干页，主存也被分成相同大小的页框。

通过页表来记录页面和页框的对应关系，实现地址转换。

3、地址转换当 CPU 执行指令时，给出的是逻辑地址。

通过页表将逻辑地址转换为物理地址，才能在主存中访问相应的数据。

4、页面置换算法当主存空间不足时，需要选择一个页面换出到硬盘，以腾出空间调入新的页面。

常见的页面置换算法有先进先出（FIFO）算法、最近最少使用（LRU）算法等。

四、实验内容与步骤1、设计并实现一个简单的页式存储管理系统定义页面大小和主存、辅存的容量。

实现页表的数据结构，用于记录页面和页框的对应关系。

编写地址转换函数，将逻辑地址转换为物理地址。

2、实现页面置换算法分别实现 FIFO 和 LRU 页面置换算法。

在页面调入和调出时，根据相应的算法选择置换的页面。

3、测试和分析实验结果生成一系列的访问序列，模拟程序的运行。

统计不同页面置换算法下的缺页次数和命中率。

分析实验结果，比较不同算法的性能。

五、实验过程与结果1、页式存储管理系统的实现我们将页面大小设置为 4KB，主存容量为 16MB，辅存容量为 1GB。

操作系统实验报告存储器管理学院电信学院专业计算机科学与技术班级14级计科一班实验题目动态分区分配实验组别第三组指导老师曹华了解动态分区分配方式中使用的数据结构和分配算法，并进一步加深对动态分区存储管理方式及其实现过程的理解。

二、实验内容用Ｃ语言分别实现采用首次适应算法和最佳适应算法的动态分区分配过程 alloc() 和回收过程 free()。

其中，空闲分区通过分区链来管理，在进行内存分配时，系统优先使用空闲区低端的空间。

请分别用首次适应算法和最佳适应算法进行内存块的分配和回收，要求每次分配和回收后显示出空闲内存分区链的情况。

三、实验主要仪器设备软件环境：ＶＣ＋＋６编程环境四、实验原理及设计方案1.实验原理：可变分区调度算法有：最先适应分配算法，循环首次适应算法，最佳适应算法，最坏适应算法。

首次适应算法（First-fit）：当要分配内存空间时，就查表，在各空闲区中查找满足大小要求的可用块。

只要找到第一个足以满足要求的空闲块就停止查找，并把它分配出去；如果该空闲空间与所需空间大小一样，则从空闲表中取消该项；如果还有剩余，则余下的部分仍留在空闲表中，但应修改区分大小和分区始址。

用户提出内存空间的申请：系统根据申请者的要求，按照一定的分配策略分析内存空间的使用情况，找出能满足请求的空闲区，分给申请者；当程序执行完毕或主动归还内存资源时，系统要收回它所占用的内存空间或它归还的部分内存空间。

最佳适应算法（Best-fit）：当要分配内存空间时，就查找空闲表中满足要求的空闲块，并使得剩余块是最小的。

然后把它分配出去，若大小恰好合适，则直按分配；若有剩余块，则仍保留该余下的空闲分区，并修改分区大小的起始地址。

内存回收：将释放作业所在内存块的状态改为空闲状态，删除其作业名，设置为空，并判断该空闲块是否与其他空闲块相连，若释放的内存空间与空闲块相连时，则合并为同一个空闲块，同时修改分区大小及起始地址。

每当一个进程被创建时，内存分配程序首先要查找空闲内存分区链，从中寻找一个合适的空闲块进行划分，并修改空闲内存分区链，系统根据回收区的首址，从空闲区链中找到相应的插入点，此时出现如下四种情况：(１) 回收区与插入点的前一个空闲区Ｆ１相邻接，此时可将回收区直接与Ｆ１合并，并修改Ｆ１的大小；(２) 回收区与插入点的后一个空闲分区Ｆ２相邻接，此时可将回收区直接与Ｆ２合并，并用回收区的首址作为新空闲区的首址，大小为二者之和；(３) 回收区同时与插入点的前后两个空闲分区邻接，此时需将三者合并；(４) 回收区不与任何一个空闲区邻接，此时应建一新的表项2.主要数据结构的说明定义一个空闲区说明表结构struct freearea {int ID; //分区号long size;//分区大小long address;//分区地址int state; //状态}ElemType;线性表的双向链表存储结构Struct DuLNode//double linked list{ElemType data;struct DuLNode *prior; //前趋指针struct DuLNode *next; //后继指针｝DuLNode,*DuLinkList;算法；首次适应算法：是在分配内存时，从链首开始顺序查找，直到找到一个大小能够满足要求的分区，即进行分配。

存储器管理实验报告1. 实验目的本实验旨在通过实际操作，学习和理解存储器管理的基本概念和原理，并通过编写代码来实现常见的存储器管理算法。

2. 实验背景存储器管理是计算机系统中的重要组成部分，它负责管理和分配计算机的内存资源。

在计算机系统中，内存分为多个不同的区域，每个区域用于存储不同类型的数据。

存储器管理的主要任务是有效地管理和分配这些内存资源，以满足程序的需求，并保证系统的稳定性和高效性。

3. 实验步骤本实验共分为以下几个步骤：步骤一：了解存储器管理的基本概念在开始实验之前，我们首先需要了解存储器管理的基本概念。

包括内存分区、内存分配算法、内存回收算法等。

步骤二：设计实验代码根据实验要求，我们需要编写代码来实现常见的存储器管理算法。

可以选择使用C、C++等编程语言来实现。

步骤三：实验代码测试完成代码编写后，我们需要对代码进行测试，以验证其正确性和可行性。

可以编写一些测试样例来测试不同的存储器管理算法。

步骤四：实验结果分析根据实验的结果，我们可以对不同的存储器管理算法进行比较和分析，评估其优劣和适用性。

步骤五：实验总结在实验结束后，我们可以对实验过程和结果进行总结，总结实验中所学到的知识和经验，并提出改进的建议。

4. 实验总结通过本次实验，我深入了解了存储器管理的基本概念和原理，并通过编写代码实现了常见的存储器管理算法。

实验过程中，我遇到了一些问题，但通过查阅相关文献和资料，最终解决了这些问题。

通过实验，我不仅加深了对存储器管理的理解，还提高了编程能力和问题解决能力。

5. 改进建议在实验过程中，我发现代码实现的效率还有待提高，可以进一步优化算法的设计和实现。

此外，可以扩展实验内容，研究更多的存储器管理算法，并进行比较和分析。

参考文献•[1] 《操作系统教程》•[2] 《计算机体系结构》•[3] 《操作系统原理》。

实验五：存储管理一、实验目的（1）熟悉内存空闲分区的分配方式；（2）理解动态分区存储管理方式；（3）掌握动态分区的分配与回收的过程。

二、实验环境微型计算机，Ubuntu Linux10.04 ，gedit，gcc三、实验内容根据流程图和参考程序，完成模拟内存分配和回收过程。

内存空间大小为100，进程数为5，每个进程所需空间为随机产生，大小为1~20，编制程序，首先对5个进程进行内存分配，然后回收指定的进程空间，并进行适当的空闲分区合并操作，要求每次操作结束后都能显示当前的内存分配情况。

四、实验结果截图一截图二截图三五、源代码#include<stdio.h>#include<malloc.h>typedef struct MEMORY_BLOCK{int name; //进程名int address; //起始地址int length; //长度int flag; //标志,表示该块是否被分配。

struct MEMORY_BLOCK *next; //指向下一个进程}MEMORY_BLOCK;#define NUM 5#define LEN sizeof(MEMORY_BLOCK)void allocation(MEMORY_BLOCK *Header,int name,int length_p){ MEMORY_BLOCK *temp,*t,*tt;int minsize=2; //不可切割的分区阈值while(t!=0){if(t->length>length_p&&t->flag==0) break;t=t->next;}if(t->length-length_p>minsize){ //分割temp=(MEMORY_BLOCK*)malloc(LEN);temp->name=-1;temp->flag=0;temp->length=t->length-length_p;temp->address=t->address+length_p;t->name=name;t->flag=1;t->length=length_p;temp->next=t->next;t->next=temp;}else{ //直接分配t->name=name;t->flag=1;}}void reclaim(int processname, MEMORY_BLOCK *Header){ MEMORY_BLOCK *temp,*t,*tt;temp=t;while(t->name!=processname){temp=t;t=t->next;}if(t->next!=NULL){ //t非尾结点if(temp->flag==0&&t->next->flag==0){ //左右为空temp->name=-1;temp->length=temp->length+t->length+t->next->length;tt=t->next;temp->next=tt->next;}else if(temp->flag==0){ //左为空temp->name=-1;temp->length=temp->length+t->length;temp->next=t->next;}else if(t->next->flag==0){ //右为空t->name=-1;t->length=t->length+t->next->length;t->flag=0;tt=t->next;t->next=tt->next;}else{ //左右不为空t->name=-1;t->flag=0;}else{ //t是尾结点if(temp->flag==0){ //左为空temp->name=-1;temp->length=temp->length+t->length;temp=t->next;}else{ //左不为空t->name=-1;t->flag=0;}}}void main(){ //主函数int length_p,i,processname;MEMORY_BLOCK *Header,*t;Header=(MEMORY_BLOCK*)malloc(LEN); //初始化存储空间Header->name=-1;Header->address=0;Header->length=100;Header->flag=0;Header->next=NULL;srand((int)time(0));for(i=1;i<=NUM+1;i++){length_p=rand()%20+1; //随机产生进程所需存储空间，至少为1allocation(Header,i,length_p);}printf("当前内存分配情况：\n");t=Header;while(t!=0){printf("process_name:%d,address:%d,length:%d,flag:%d\n",t->name,t->address,t->length,t->flag);t=t->next;}printf("请输入回收的进程号(输入0结束):\n");scanf("%d",&processname);while(processname!=0){printf("回收process name %d\n",processname);reclaim(processname,Header);printf("当前内存分配情况：\n");t=Header;while(t!=0){printf("process_name:%d,address:%d,length=%d,flag=%d\n", t->name, t->address, t->length,t->flag);t=t->next;}。

存储管理实验报告一、实验目的1.了解存储管理的概念及作用；2.掌握存储管理的基本操作和技术；3.熟悉常见的存储管理工具和方法；4.分析存储管理对系统性能的影响。

二、实验内容1.了解存储管理的基本概念：存储管理是指对计算机中的存储器进行有效管理和利用的一种技术手段。

主要包括内存管理和外存管理两个方面。

2.学习常见的存储管理工具和方法：（1）内存管理方案：连续内存管理、非连续内存管理和虚存管理；（2）外存管理方案：磁盘存储管理、文件系统管理和缓存管理等。

3.实际操作存储管理工具：（1）使用操作系统的内存管理工具，如Windows的任务管理器和Linux的top命令等，查看内存使用情况和进程占用的内存大小；（2）使用磁盘管理工具，如Windows的磁盘管理器和Linux的fdisk命令等，查看磁盘的分区情况和使用状况；（3）使用文件系统管理工具，如Windows的资源管理器和Linux的ls命令等，查看文件和目录的存储和管理状态。

4.分析存储管理对系统性能的影响：（1）使用性能监控工具，如Windows的性能监视器和Linux的sar 命令等，实时监测系统的内存、磁盘和文件系统等性能指标；（2）对比不同存储管理方案的优缺点，分析其对系统性能的影响；（3）根据实验结果提出优化存储管理的建议。

三、实验步骤1.阅读相关文献和资料，了解存储管理的基本概念和原理；2.使用操作系统的内存管理工具，查看当前系统内存的使用情况；3.使用操作系统的磁盘管理工具，查看当前系统磁盘的分区情况；4.使用操作系统的文件系统管理工具，查看当前系统文件和目录的存储和管理状态；5.使用性能监控工具，实时监测系统的内存、磁盘和文件系统等性能指标；6.根据实验结果，分析存储管理对系统性能的影响；7.结合实验结果，提出优化存储管理的建议。

四、实验结果1.使用内存管理工具查看系统内存使用情况，发现部分进程占用内存过高，导致系统运行缓慢；2.使用磁盘管理工具查看系统磁盘分区情况，发现磁盘分区不合理，造成磁盘空间利用率较低；3.使用文件系统管理工具查看文件和目录的存储和管理状态，发现有大量重复和冗余的文件，需要进行清理和整理；4.使用性能监控工具实时监测系统的性能指标，发现内存和磁盘的利用率较高，需要优化存储管理。

实验五存储管理（二）学号：姓名：班级：实验目的：1. 了解虚拟存储器。

2. 掌握分页存储管理的原理，熟悉段式存储和段页式存储管理。

3. 掌握常用的页面置换算法。

实验内容：一、选择：1.可变分区方式常用的主存分配算法中，（C）总是找到能满足作业要求的最大空闲区分配A、最佳适应算法B、首次适应算法C、最坏适应算法D、循环首次适应算法2．下列（A ）存储方式不能实现虚拟存储器A、分区B、页式C、段式D、段页式3．操作系统处理缺页中断时，选择一种好的调度算法对主存和辅存中的信息进行高效调度尽可能地避免（D）A、碎片B、CPU空闲C、多重中断D、抖动4．分页式存储管理的主要特点是（C）A、要求处理缺页中断B、要求扩充主存容量C、不要求作业装入到主存的连续区域D、不要求作业全部同时装人主存5．LRU页面调度算法淘汰（B）的页A、最近最少使用B、最近最久未使用C、最先进入主存D、将来最久使用6．分区管理要求对每一个作业都分配（A）的主存单元A、地址连续B、若干地址不连续的C、若干连续的页D、若干不连续的帧7．在存储管理中，采用覆盖与交换技术的目的是（A）A、节省主存空间B、物理上扩充主存容量C、提高CPU的效率D、实现主存共享8．分页虚拟存储管理中，缺页中断时，欲调度一页进入主存中，内存己无空闲块，如何决定淘汰已在主存的块时，（B）的选择是很重要的A、地址变换B、页面调度算法C、对换方式D、覆盖技术9．（D）存储管理兼顾了段式在逻辑上清晰和页式在存储管理上方便的优点A、分段B、分页C、可变分区方式D、段页式10．在固定分区分配中，每个分区的大小是（C）A、随作业长度变化B、相同C、可以不同但预先固定D、可以不同但根据作业长度固定11．下述（B）页面置换算法会产生Belady现象A、最佳置换算法B、先进先出算法C、LRU算法D、Clock算法12．在一个分页式存储管理系统中，页表的内容为：若页的大小为4KB，则地址转换机构将相对地址0转换成的物理地址是（A）。

实验5 存储器实验一、实验目的1.掌握静态存储随机存储器RAM的工作特性2.掌握静态存储随机存储器RAM的读写方法二、实验设备74LS273组件一片，静态存储器MEMORY 6116组件一片(是一个2k×8的静态存储器。

在本实验中只使用8位地址)，单脉冲一个,开关若干，灯泡若干三、实验原理本实验所用的静态存储器由一片6116（2K × 8）构成，其数据线接至数据开关，地址线由地址锁存器（74LS373）给出。

因地址寄存器为8位，接入6116的地址A7-A0，而高三位A8-A10接地，所以其实际容量为256字节。

6116有三个控制线：CE（片选线）、OE（读线）、WE（写线）。

当片选CE=0，读信号OE=0时，进行读操作，当片选CE=0，写信号WE=1时，进行写操作。

由于本实验中将OE常接地，这样，当CE=0、WE=0时进行写操作，CE=0、WE=1时进行读操作，写时间与T3脉冲宽度一致。

四、实验步骤1.选择实验设备：根据实验原理图，将所需要的组件从组件列表中拖到实验设计流程栏中。

2. 搭建实验流程：将已选择的组件进行连线, 74LS273的0―7号输入引脚（数据端）、9号引脚（复位端）分别接到开关上，8号引脚接单脉冲信号，11-18号输出引脚接到静态MEMORY的0-7号地址输入引脚。

静态MEMORY的高3位地址输入引脚8―10统一置0，由开关控制，使存储器实际容量为256个字节。

11－13号使能端（CE 、WE、 OE）分别由开关控制，14-21号数据端同时接入开关和灯泡，进行读写操作，开关控制欲写入存储器的数据，灯泡用于从存储器读出数据的显示。

实验流程图如图6所示。

3. 设置相应芯片的控制位.( 273的9号引脚为1,6116的CE=1,WE=1,OE=0.)4. 写入数据：点击运行按钮，74LS273的连接的地址数据开关作为地址输入端可以自己设置，设置完毕后，双击单脉冲信号，将地址数据输入到74LS273里面去。