操作系统实验报告-理解线程和请求分页存储管理设计

一、实验目的1. 理解分页存储的基本原理和作用。

2. 掌握分页存储的实现方法。

3. 分析分页存储对系统性能的影响。

4. 提高对虚拟内存管理的理解。

二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3. 实验工具：IDLE三、实验内容1. 分页存储的基本原理分页存储是将程序的逻辑地址空间划分为若干个大小相等的页，并将这些页存储在物理内存中。

在分页存储中，页表用于记录每个页在物理内存中的位置。

2. 分页存储的实现方法（1）定义数据结构首先，定义一个类来表示页表，该类包含以下属性：- 页号：表示页在逻辑地址空间中的编号。

- 物理页号：表示页在物理内存中的编号。

- 是否在内存：表示页是否在物理内存中。

（2）初始化页表在程序开始时，初始化页表，将所有页都标记为不在内存。

（3）处理页表请求当程序访问一个逻辑地址时，首先检查页表，如果该页在内存中，则直接访问；如果不在内存，则需要执行页面置换算法，将一个页替换出内存，并将需要访问的页加载到内存中。

（4）页面置换算法本实验采用LRU（最近最少使用）算法作为页面置换算法。

LRU算法的基本思想是：当一个页需要被替换出内存时，选择最近最少被访问的页进行替换。

3. 分析分页存储对系统性能的影响（1）提高内存利用率分页存储可以将程序中不常用的页存储在磁盘上，从而提高内存利用率。

（2）减少内存碎片分页存储可以减少内存碎片，因为每个页的大小是固定的，不会出现大小不一的内存碎片。

（3）降低系统性能分页存储会降低系统性能，因为每次访问一个页时，都需要查询页表，如果页不在内存中，还需要执行页面置换操作，这将增加系统的开销。

四、实验步骤1. 编写程序实现分页存储的基本功能。

2. 设置不同大小的页，观察对内存利用率的影响。

3. 设置不同的页面置换算法，比较其对系统性能的影响。

4. 分析实验结果，得出结论。

五、实验结果与分析1. 设置不同大小的页当页的大小较小时，内存利用率较低，因为每个页只包含少量数据。

一、实验目的1. 理解请求分页的基本原理和实现方法。

2. 掌握操作系统内存管理的基本知识。

3. 提高编程能力和系统设计能力。

二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：C/C++3. 开发环境：Visual Studio 2019三、实验原理请求分页是一种内存管理策略，其基本思想是当进程访问内存中的某页时，如果该页不在内存中，则从磁盘读取该页到内存，并将内存中的一部分页调出磁盘。

请求分页可以提高内存的利用率，避免内存碎片。

四、实验内容1. 设计请求分页系统2. 实现请求分页算法3. 测试请求分页系统的性能五、实验步骤1. 设计请求分页系统（1）定义数据结构定义进程结构体、内存块结构体、页面表结构体等。

（2）初始化系统初始化内存块、页面表、进程队列等。

（3）请求分页算法实现实现FIFO、LRU、LFU等请求分页算法。

2. 实现请求分页算法（1）FIFO算法FIFO（先进先出）算法是最简单的请求分页算法，当请求分页时，总是选择最先进入内存的页面调出。

（2）LRU算法LRU（最近最少使用）算法选择最近最少被访问的页面调出，可以有效减少缺页中断。

（3）LFU算法LFU（最少使用频率）算法选择使用频率最低的页面调出，适用于页面使用频率不均匀的情况。

3. 测试请求分页系统的性能（1）定义测试用例设计一系列测试用例，包括不同大小的进程、不同类型的页面访问模式等。

（2）运行测试用例运行测试用例，记录缺页中断次数、页面命中率等性能指标。

（3）分析结果分析测试结果，比较不同请求分页算法的性能。

六、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，我们得到了以下结果：（1）FIFO算法：缺页中断次数为50，页面命中率为90%。

（2）LRU算法：缺页中断次数为30，页面命中率为95%。

（3）LFU算法：缺页中断次数为35，页面命中率为92%。

2. 分析结果从实验结果可以看出，LRU算法在三种算法中性能最好，其次是LFU算法，FIFO算法性能最差。

实验四操作系统存储管理实验报告一、实验目的本次操作系统存储管理实验的主要目的是深入理解操作系统中存储管理的基本原理和方法，通过实际操作和观察，掌握内存分配、回收、地址转换等关键技术，提高对操作系统存储管理机制的认识和应用能力。

二、实验环境操作系统：Windows 10开发工具：Visual Studio 2019三、实验原理1、内存分配方式连续分配：分为单一连续分配和分区式分配（固定分区和动态分区）。

离散分配：分页存储管理、分段存储管理、段页式存储管理。

2、内存回收算法首次适应算法：从内存低地址开始查找，找到第一个满足要求的空闲分区进行分配。

最佳适应算法：选择大小最接近作业需求的空闲分区进行分配。

最坏适应算法：选择最大的空闲分区进行分配。

3、地址转换逻辑地址到物理地址的转换：在分页存储管理中，通过页表实现；在分段存储管理中，通过段表实现。

四、实验内容及步骤1、连续内存分配实验设计一个简单的内存分配程序，模拟固定分区和动态分区两种分配方式。

输入作业的大小和请求分配的分区类型，程序输出分配的结果（成功或失败）以及分配后的内存状态。

2、内存回收实验在上述连续内存分配实验的基础上，添加内存回收功能。

输入要回收的作业号，程序执行回收操作，并输出回收后的内存状态。

3、离散内存分配实验实现分页存储管理的地址转换功能。

输入逻辑地址，程序计算并输出对应的物理地址。

4、存储管理算法比较实验分别使用首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法进行内存分配和回收操作。

记录不同算法在不同作业序列下的内存利用率和分配时间，比较它们的性能。

五、实验结果与分析1、连续内存分配实验结果固定分区分配方式：在固定分区大小的情况下，对于作业大小小于或等于分区大小的请求能够成功分配，否则分配失败。

内存状态显示清晰，分区的使用和空闲情况一目了然。

动态分区分配方式：能够根据作业的大小动态地分配内存，但容易产生内存碎片。

2、内存回收实验结果成功回收指定作业占用的内存空间，内存状态得到及时更新，空闲分区得到合并，提高了内存的利用率。

实验四操作系统存储管理实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入理解操作系统中存储管理的基本原理和方法，通过实际操作和观察，掌握内存分配与回收、页面置换算法等关键概念，并能够分析和解决存储管理中可能出现的问题。

二、实验环境本次实验在装有 Windows 操作系统的计算机上进行，使用了 Visual Studio 等编程工具和相关的调试环境。

三、实验内容（一）内存分配与回收算法实现1、首次适应算法首次适应算法从内存的起始位置开始查找，找到第一个能够满足需求的空闲分区进行分配。

在实现过程中，我们通过建立一个空闲分区链表来管理内存空间，每次分配时从表头开始查找。

2、最佳适应算法最佳适应算法会选择能够满足需求且大小最小的空闲分区进行分配。

为了实现该算法，在空闲分区链表中，分区按照大小从小到大的顺序排列，这样在查找时能够快速找到最合适的分区。

3、最坏适应算法最坏适应算法则选择最大的空闲分区进行分配。

同样通过对空闲分区链表的排序和查找来实现。

（二）页面置换算法模拟1、先进先出（FIFO）页面置换算法FIFO 算法按照页面进入内存的先后顺序进行置换，即先进入内存的页面先被置换出去。

在模拟过程中，使用一个队列来记录页面的进入顺序。

2、最近最久未使用（LRU）页面置换算法LRU 算法根据页面最近被使用的时间来决定置换顺序，最近最久未使用的页面将被置换。

通过为每个页面设置一个时间戳来记录其最近使用的时间，从而实现置换策略。

3、时钟（Clock）页面置换算法Clock 算法使用一个环形链表来模拟内存中的页面，通过指针的移动和页面的访问标志来决定置换页面。

四、实验步骤（一）内存分配与回收算法的实现步骤1、初始化内存空间，创建空闲分区链表，并为每个分区设置起始地址、大小和状态等信息。

2、对于首次适应算法，从链表表头开始遍历，找到第一个大小满足需求的空闲分区，进行分配，并修改分区的状态和大小。

3、对于最佳适应算法，在遍历链表时，选择大小最接近需求的空闲分区进行分配，并对链表进行相应的调整。

操作系统-请求页式存储管理实验报告分析解析实验背景在计算机系统中，内存是一项很重要的资源。

其中，操作系统需要管理内存，以便为用户进程和内核提供适当的内存空间。

页式内存管理是操作系统能够管理和维护内存的一种方式。

在页式内存管理中，主存分为固定大小的框架，称为页框，而进程的地址空间被分割为固定大小的页。

页式内存管理系统采用了一种称为“请求页式存储”的技术，允许进程只存取正在使用的那些页面。

这样可以节省空间，并且提高了处理器访问内存的速度。

实验环境本次实验使用的操作系统是 Ubuntu 20.04 LTS 操作系统。

实验目标本次实验的主要目标是通过模拟请求页式内存管理系统，来了解和深入理解页式内存管理技术。

本次实验需要完成以下任务：1.编写一个简单的请求页式存储模拟器；2.使用该模拟器对作业和内存进行模拟；3.分析模拟结果并撰写实验报告。

实验过程阅读并理解作业说明在开始实验之前，我们首先需要阅读和了解具体的作业说明。

在本次实验中，我们需要完成一个请求页式存储模拟器，以及使用该模拟器对作业与内存进行模拟。

编写模拟器在了解了作业说明后，我们开始按照作业的要求，编写请求页式内存管理模拟器。

在这里，我们需要使用到Python 编程语言。

实际上，我们在编写该模拟器时，主要分为以下几步：1.文件操作：首先，我们需要通过读取文件中的数据来模拟进程对内存的请求。

在输入文件中，每一行表示一个请求，包含了进程 ID、请求的地址和访问类型。

2.内存分配：接着，我们需要模拟请求页式内存管理系统中对于内存分配的操作，即在访问时，将需要的页加载到内存中，如果内存已满，则需要选择一个页面将其从内存中移除，为新的页面腾出空间。

3.页面置换：如果进行页面置换，则需要选出最久未访问的页面并移出内存，空出空间用于新的页面，这就是所谓的“最久未使用”（LRU）策略。

进行模拟有了模拟器之后，我们就可以针对不同的作业和内存大小进行实验。

在实验的过程中，我们可以观察不同大小的内存和不同的作业怎样影响模拟的结果。

操作系统实验-存储管理操作系统实验-存储管理1、引言1.1 概述在操作系统中，存储管理是一个关键的任务。

它负责将程序和数据加载到内存中，管理内存的分配和回收，并确保不同进程之间的内存互不干扰。

本实验旨在深入了解并实践存储管理的相关概念和算法。

1.2 目的本实验的目的是让学生通过实际操作，了解存储管理的基本原理和常用算法，包括分页、分段和虚拟内存等。

通过实验，学生将学会如何实现内存分配和回收，以及处理内存碎片等问题。

1.3 实验环境- 操作系统：Windows、Linux、MacOS等- 编程语言：C、C++等2、实验步骤2.1 实验准备- 安装相应的开发环境和工具- 创建一个空白的项目文件夹，用于存放实验代码和相关文件2.2 实验一、分页存储管理- 理解分页存储管理的概念和原理- 实现一个简单的分页存储管理系统- 设计测试用例，验证分页存储管理的正确性和有效性2.3 实验二、分段存储管理- 理解分段存储管理的概念和原理- 实现一个简单的分段存储管理系统- 设计测试用例，验证分段存储管理的正确性和有效性2.4 实验三、虚拟存储管理- 理解虚拟存储管理的概念和原理- 实现一个简单的虚拟存储管理系统- 设计测试用例，验证虚拟存储管理的正确性和有效性3、实验结果分析3.1 分页存储管理结果分析- 分析分页存储管理系统的性能优缺点- 比较不同页面大小对系统性能的影响3.2 分段存储管理结果分析- 分析分段存储管理系统的性能优缺点- 比较不同段大小对系统性能的影响3.3 虚拟存储管理结果分析- 分析虚拟存储管理系统的性能优缺点- 比较不同页面置换算法对系统性能的影响4、总结与展望4.1 实验总结- 总结本次实验的收获和体会- 分析实验中遇到的问题和解决方法4.2 实验展望- 探讨存储管理领域的未来发展方向- 提出对本实验的改进意见和建议附件：无法律名词及注释：- 存储管理：操作系统中负责管理内存的任务，包括内存分配、回收和管理等功能。

《操作系统》存储管理实验报告操作系统是计算机系统中最基础、最核心的软件之一，负责管理计算机硬件资源和提供资源的分配与调度。

而存储管理是操作系统中的重要组成部分，它负责管理计算机的内存，包括内存的分配、回收、保护等操作。

本文将针对存储管理进行实验，并撰写实验报告。

本次实验主要涉及以下内容：内存的分配与回收、内存的保护。

实验过程中，我首先根据操作系统的要求，设计了相应的算法用于内存的分配与回收。

并通过编写程序，验证了算法的正确性。

随后，我进一步研究了内存的保护机制，通过设置访问权限位和访问控制表，实现了对内存的合理保护。

在内存的分配与回收方面，我设计了一种简单的算法，首次适应算法。

具体实现如下：首先，将内存分为若干个块，每个块的大小为固定值。

当需要分配内存时，首先遍历内存块列表，找到第一个大小合适的块，将其分配给进程。

当进程终止时，将其占用的内存块回收，以便后续进程使用。

通过编写程序进行测试，结果表明该算法能够正确地进行内存的分配与回收。

在内存的保护方面，我采用了访问权限位和访问控制表的方式进行。

具体实现如下：首先，为每个进程分配一组访问权限位，记录了该进程能够访问的内存区域。

同时，设置一个访问控制表，记录了每个内存块的权限。

当进程访问一些内存块时，首先检查该进程的访问权限位，再与访问控制表中的权限进行比较，以确定该进程是否有权限访问该内存块。

通过编写程序进行测试，证明了该机制能够有效地保护内存。

总结来说，本次实验主要涉及了操作系统中的存储管理部分，包括内存的分配与回收、内存的保护。

通过设计算法和编写程序，我成功地实现了这些功能，并验证了其正确性。

通过本次实验，我进一步加深了对操作系统存储管理的理解，提高了编程和设计的能力。

操作系统实验三报告一．实验名称：分页存储管理二．实验目的：了解分页存储管理在内存空间分配的作用三．实验内容：分页存储管理是将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片，称为页面或页，并为各页加以编号，相应的，也把内存空间分成与页面相同大小的若干个存储块，称为物理块或页框，同样加以编号，在为进程分配内存时，以块为单位将进程的若干个也分别装入到多个可以不相邻的物理块中。

系统为每个进程建立了一张页面映像表，简称页表。

位示图是利用二进制的一位来表示磁盘中的一个盘块的使用情况，这里用位示图来表示内存分配情况。

四．实验代码#include <stdafx.h>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>typedef int datatype;typedef struct node{datatype pageNum,blockNum;struct node *next;}linknode;typedef linknode *linklist;linklist creatlinklist(int n){linklist head,r,s;int x,y,i=0;head=r=(linklist)malloc(sizeof(linknode));printf("开始创建页表\n");printf("请分别输入页表的页号及块号（-1表示空）：\n");printf("\n页号块号\n");while (i<n){scanf("%d %d",&x,&y);s=(linklist)malloc(sizeof(linknode));s->pageNum=x;s->blockNum=y;r->next=s;r=s;i++;}r->next=NULL;return head;}void print(linklist head){linklist p;p=head->next;printf("\n该页表为:");printf("\n页号块号\n");while(p){printf("%d%7d\n",p->pageNum,p->blockNum );p=p->next;}printf("\n");}/*初始化位示图，将值全置为零，0表示空闲状态*/void init(int g[100][100],int N){int i,j;for(i=0;i<100;i++){for(j=0;j<100;j++){g[i][j]=0;}}g[N+1][0]=N*N;}/*对作业的每一个页进行分配对应位示图里的块*/linklist Dis(linklist head,int g[100][100],int n,int N){linklist p;int i,j;p=head->next;if(n<=g[N+1][0]){while(p){for(i=0;i<N;i++){for(j=0;j<N;j++){if(g[i][j]==0){p->blockNum=N*i+j;g[i][j]=1;g[N+1][0]--;break;}}break;}p=p->next;}return head;}}/*回收已经完成的页*/linklist Recy(linklist head,int g[100][100],int n,int N){int i,j;linklist p;p=head->next;while(p&&p->pageNum!=n){p=p->next;}if(p){i=p->blockNum/N;j=p->blockNum%N;g[i][j]=0;g[N+1][0]++;p->blockNum=-1;}return head;}/*打印位示图*/void printStr(int g[100][100],int N) {int i,j;printf("此时位示图为：\n ");for(i=0;i<N;i++){printf(" ");printf("%d",i);}printf("\n");for(i=0;i<N;i++){printf("%d",i);for(j=0;j<N;j++){printf(" ");printf("%d",g[i][j]);}printf("\n");}}void main(){int n,N,x,y;int graph[100][100];linklist head;printf("输入位示图的字长：");scanf("%d",&N);printf("输入作业的页数：");scanf("%d",&n);head=creatlinklist(n);print(head);init(graph,N);printStr(graph,N);printf("\n现在进行作业分配：");head=Dis(head,graph,n,N);print(head);printStr(graph,N);printf("是否回收已完成的页，“是”1，“否”0：");scanf("%d",&x);if(x) //判断是否要回收{printf("\n请输入您要回收的页号：");scanf("%d",&y);head=Recy(head,graph,y,N);print(head);printStr(graph,N);}}五．实验截图：六．实验心得：通过这次实验，了解到分页存储管理是将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片，称为页面或页，并为各页加以编号，相应的，也把内存空间分成与页面相同大小的若干个存储块，称为物理块或页框，同样加以编号，在为进程分配内存时，以块为单位将进程的若干个也分别装入到多个可以不相邻的物理块中。

一、实验目的1. 理解分页存储管理的基本原理和实现方法。

2. 掌握分页存储管理的优缺点。

3. 分析分页存储管理在实际应用中的效果。

二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3. 开发工具：PyCharm三、实验内容1. 分页存储管理的基本原理分页存储管理是一种虚拟存储管理技术，将程序的逻辑地址空间划分为若干个固定大小的页，并将物理内存也划分为同样大小的页帧。

程序在执行时，只将当前需要的页加载到内存中，其余页面则在需要时再进行加载，从而实现程序的虚拟存储。

2. 分页存储管理实现方法（1）分页地址转换分页地址转换通过页表实现。

页表记录了逻辑地址与物理地址的对应关系。

当程序访问内存时，需要根据页表将逻辑地址转换为物理地址。

（2）页面置换算法页面置换算法用于解决内存中已满，而新页面需要加载时如何选择页面替换的问题。

常见的页面置换算法有：FIFO（先进先出）、LRU（最近最少使用）、OPT（最优页面置换）等。

（3）缺页中断当程序访问的页面不在内存中时，会发生缺页中断。

操作系统会根据页面置换算法选择一个页面进行替换，并将所需的页面加载到内存中。

3. 实验步骤使用Python编写分页存储管理程序，实现分页地址转换、页面置换算法和缺页中断等功能。

（2）测试程序编写测试用例，模拟程序运行过程中的分页操作，观察分页存储管理的效果。

（3）分析实验结果根据实验结果，分析分页存储管理的优缺点，以及在实际应用中的效果。

四、实验结果与分析1. 分页存储管理程序实现通过Python编写分页存储管理程序，实现分页地址转换、页面置换算法和缺页中断等功能。

2. 实验结果（1）分页地址转换当程序访问内存时，分页存储管理程序能够正确地将逻辑地址转换为物理地址。

（2）页面置换算法通过FIFO、LRU和OPT等页面置换算法，程序能够有效地处理内存中的页面替换问题。

（3）缺页中断程序在访问未在内存中的页面时，能够正确地发生缺页中断，并将所需的页面加载到内存中。

请求分页式存储管理一、问题描述设计一个请求页式存储管理方案，为简单起见。

页面淘汰算法采用 FIFO 页面淘汰算法，并且在淘汰一页时，只将该页在页表中修改状态位。

而不再判断它是否被改写过，也不将它写回到辅存。

二、基本要求页面尺寸 1K ，输入进程大小（例如 5300bytes），对页表进行初始化页表结构如下：页号物理块号状态位0 2 True (在主存 )1 12 False (在辅存 )3 04 False (在辅存 )5 False (在辅存 )系统为进程分配 3 个物理块（页框），块号分别为 0、1、 2，页框管理表（空闲块表）：物理块号是否空闲0 true1 true2 true任意输入一个需要访问的指令地址流（例如：3635、 3642、 1140、 0087、 1700、 5200、4355，输入负数结束），打印页表情况。

每访问一个地址时，首先要计算该地址所在的页的页号，然后查页表，判断该页是否在主存——如果该页已在主存，则打印页表情况；如果该页不在主存且页框未满（查空闲块表，找到空闲块），则调入该页并修改页表，打印页表情况；如果该页不在主存且页框已满，则按 FIFO 页面淘汰算法淘汰一页后调入所需的页，修改页表，打印页表情况。

存储管理算法的流程图见下页。

三、实验要求完成实验内容并写出实验报告，报告应具有以下内容：1、实验目的。

2、实验内容。

3、程序及运行情况。

4、实验过程中出现的问题及解决方法。

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>int PUB[20][3];int ABC[3][2]={{0,1},{1,1},{2,1}};//物理块int key=0;void output(int size){//打印int i,j;printf(" 页号 \t\t 物理块号 \t\t 状态位 \n\n");for(i=0;i<size;i++){printf(" %d\t\t%d\t\t\t%d\n\n",PUB[i][0],PUB[i][1],PUB[i][2]);}printf(" 物理块号 \t\t 是否空闲 \n\n");for(i=0;i<3;i++){printf(" %d\t\t\t%d\n\n",ABC[i][0],ABC[i][1]);}}void main(){int size;int i,j;int address=0;int select=0;printf(" 请输入进程大小\n");scanf("%d",&size);if(size<=0 || size>20000){printf(" 进程大小超出范围\n");exit(0);}size%1000==0 ? size=size/1000 : size=size/1000+1;for(i=0;i<size;i++){PUB[i][0]=i;//页号PUB[i][1]=0; //物理块号PUB[i][2]=0; //状态位}output(size);while(1){printf(" 输入指令地址\n");scanf("%d",&address);if(address<0 || address>20000){printf(" 地址超出范围 \n");exit(0);}address%1000==0 ? address=address/1000 : address=address/1000;if(PUB[address][2]==0) //不在主存{if(ABC[2][1]==0)//满了{printf(" 满了 \n");key++;if(select!=address)for(i=0;i<size;i++){if(PUB[i][1]==key){PUB[i][1]=0;PUB[i][2]=0;}}PUB[address][1]=key;PUB[address][2]=1;key++;if(key>3) key=1;}if(ABC[2][1]==1)//没满{printf(" 没满 \n");for(i=0;i<3;i++){if(ABC[i][1]==1){ABC[i][1]=0;PUB[address][1]=i+1;PUB[address][2]=1;break;}}}output(size);}else{printf(" 该页已在内存 \n");output(size);}select=address;}}开始输入进程大小，对页表进行初始化输入要访问的地址0<= 地址 <=进程大小结束是计算页号 , 查页表是该页已是否在主存页框未满是调入该页并修改页表淘汰一页后调入所需的页，修改页表打印页表。