存储管理实验C实现
存储管理
基本信息
1、实验题目：存储管理
2、完成人：
3、报告日期：
4、实验内容简要描述：
（一）通过随机数产生一个指令序列，共320条指令，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。
具体的实施办法是：
（1）在[0，319]的指令地址之间随机选取一点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，其地址为m’+1；
（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 ——?，直到执行320次指令。
（二）将指令序列变换成页地址流
设：（1）页面大小为1K；
（2）用户内存容量为4页到32页；
（3）用户虚存容量为32K；
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-9条指令为第0页（对应虚存地址为[0，9]）；
第10条-第19条指令为第一页（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]）；
（三）按以上方式，用户指令可组成32页。
（1）计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。
（1）先进先出的算法（FIFO）；
（2）最近最少使用算法（LRR）；
（3）最佳淘汰算法（OPT）；先淘汰最不常用的页地址；
命中率=1-页面失效次数/页地址流长度
在本实验中，页地址流长度为320，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的次数。
5、报告主要内容
(1)结构部分：
a)设计思路：
实验中用页面结构体数组模仿虚拟的32个页面；用页面控制结构模
仿实际内存。实验难点在于对两个结构体数组，其中包含指针的综合
操作。
（1）对FIFO算法，在初始化页面时，置所有的面号pfn为INV ALID，
表示页面失效。开始时，把进程调入内存页面，当页面的pfn标志为
INV ALID时，pagelack++；按先后次序链接内存队列，用*busypf_head
始终指向内存中最老的页面，*freepf_head指向内空页面，当需要淘
汰内存中页面时，更改*busypf_head所指页面的pfn值，释放该页，
并用*freepf_head指向释放的页面，下面会将该页写入内存。然后将
*busypf_head往下移动（以保证它所指的始终是最老的页面）。如此循
环，直到访问完所有页面。
（2）对LRU算法：此算法实现比较简单，*freepf_head用来指向空
页面，（在此算法中，只是用来对内存初始化。）设定计数器present_time,
每次页面访问结束后，都增加1。当页面来访问时，就修改该页面的
time，当内存中无空页面时，从页面中寻找time最小的，也就是“最
老的页面”释放该页面时，修改time为-1就可以；当访问页面在内存
中存在时，根据LRU算法，也应该对time进行更新，使它成为最近
访问的。重复上述操作，直到所有页面访问结束。
（3）对OPT算法：此算法有点麻烦，开始时通过*freepf_head
的移动来把内存填满，之后*freepf_head指向NUL，当下一个页面
来访问时，若内存中无相应页面，设定dist[]来计算内存中的页面到下
一次访问时的距离（也就是下一次访问访问时间片的大小），并取出
与最大页面相应的dist[]那个页面替换。
b)主要数据结构：
(1)页面类型
typedefstruct{ /*页面结构*/
intpn,pfn;
intcounter,time;
}pl_type;
其中pn 为页号,pfn为面号, counter为一个周期内访问该页面的次数, time 为访问时间.
(2) 页面控制结构
pfc_struct{
intpn,pfn;
structpfc_struct *next;
}
typedefstructpfc_structpfc_type;
pfc_typepfc[total_vp],*freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;
其中pfc[total_vp]定义用户进程虚页控制结构,
*freepf_head为空页面头的指针,
*busypf_head为忙页面头的指针,
*busypf_tail为忙页面尾的指针.
(3)函数定义
（1）Void Init(int):初始化函数,给每个相关的页面赋值.
（2）Void FIFO(int ):计算使用FIFO算法时的命中率.
（3）Void LRU(int):计算使用LRU算法时的命中率.
（4）Void OPT(int ):计算使用OPT算法时的命中率.
(4).变量定义
(1)int a[maxnum]: 指令流数据组.
(2)int page[maxnum]: 每条指令所属的页号.
(3)int offset[maxnum]: 每页装入10条指令后取模运算页号偏移值.
(4)inttotal_pf: 用户进程的内存页面数,全局变量
(5)intpagelack:缺页数
(2)函数说明部分：
（a）主函数
int main()
{
printf("\t\t存储管理页面调度模拟\t\t\n\n");
ints,i,j,temp;
for(i=0;i { s=rand()%320; //产生320条随机指令 a[i]=s+1; a[i+1]=rand()%(s+1); //执行前地址指令m' a[i+2]=a[i+1]+1; temp=a[i+2]+1;//temp 是m'+2，顺序执行一条指令 s=(rand()%(319-temp+1))+temp; a[i+3]=s; } for(i=0;i offset[i]=a[i]%10; } for(i=4;i<=32;i++) /*用户内存工作区从4个页面到 32个页面*/ { printf("用户存储量为%2d时\t",i); FIFO(i); LRU(i); OPT(i); printf("\n"); } return 0; } b)主要代码段分析 三个算法中，对内存块的初始化以及页面标志，都是相同的，只是三者在替换时所选标志不一样。 void FIFO(int k) { total_pf= k; int i; pfc_type *p;//p为工作指针， Init(total_pf); /*初始化相关页面控制用数据结构*/ busypf_head=busypf_tail=NUL; /*忙页面队列头，对列尾链接*/ for(i=0;i { if(pl[page[i]].pfn==INV ALID) /*页面失效*/ { pagelack++; /*失效次数*/ if(freepf_head==NUL) //无空闲页面(此时内存块已满，进行替换) { p=busypf_head->next; pl[busypf_head->pn].pfn=INV ALID; /*释放忙页面队列中的第一个页面*/ freepf_head=busypf_head; freepf_head->next=NUL; busypf_head=p; } p=freepf_head->next; /*按FIFO方式调新页面入内存页面*/ freepf_head->next=NUL;//此句可省略 freepf_head->pn=page[i]; pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn; if(busypf_tail==NUL) busypf_head=busypf_tail=freepf_head;//忙头、尾指针指向内存第一个数据 else { busypf_tail->next=freepf_head; busypf_tail=freepf_head; } freepf_head=p;//freepf_head往下移，进入下一个内存操作} } printf("FIFO:%6.4f\t",1-(float)pagelack/320); } 6、实验结果 a)基本数据 i.源程序代码行数 程序一共194行。 ii.完成该实验投入的时间（小时数） 好多 iii.与其他同学讨论次数 共讨论了3次，一是问题分析，对整个页面调换的模拟，二是设计思路，指针还是数组处理哪个比较好，三是结构体数组问题。 b)测试数据设计 本实验不需要数据测试。 3.测试结果分析： 从上述结果可知： （1）比较上述5种算法，以OPT算法的命中率最高，OPT算法始终是最优的，但是实际中不可实现。再就是LRU算法，其次是FIFO算法。就本问题，在15页之前，FIFO的命中率比LRU的高。。 （2）在内存页面数较少（4~5页）时，三种算法的命中率差别不太大，都是30%左右。在内存页面为7~15个页面之间时，三种算法的访内命中率大致在35%~60%之间变化。 （3）但是，FIFO算法与OPT算法之间的差别一般在6~10个百分点左右。在内存页面为25~32个页面时，由于用户进程的所有指令基本上都已装入内存，使命中率增加，从而算法之间的差别不大。 7、实验体会 （1）本次试验收获还是很多的，从一开始老师布置任务时，连怎么产生随机数的都不知道，对程序的实现没有思路。到最后，对3种算法实现、虚拟存储、页面结构等等很多知识烂熟于心，还是很开心的。 （2）首先我调试了随机数产生函数，并按照产生页地址流的方法实现了随机数到页地址的转换。随后根据第0页存放第0~9条指令….用page[i]=a[i]/10; 完成了320条随即指令页地址的转换。然后用for(i=0;i （3）FIFO算法主要是指针的运用，LRU算法主要是运用页面中的成员time,同过time作为淘汰的标准，而OPT主要是通过dist[]来作为标记，这是结构体、指针中非常好的手段，通过属性设置，来进行判断，修改。解决了数组中标志数组的问题。 （4）实验对综合问题的解决时一个很好的锻炼。 附件1：参考文献 附件2：源程序（提交电子版本即可） 实验三、存储管理 一、实验目的： ? 一个好的计算机系统不仅要有一个足够容量的、存取速度高的、稳定可靠的主存储器，而且要能合理地分配和使用这些存储空间。当用户提出申请存储器空间时，存储管理必须根据申请者的要求，按一定的策略分析主存空间的使用情况，找出足够的空闲区域分配给申请者。当作业撤离或主动归还主存资源时，则存储管理要收回作业占用的主存空间或归还部分主存空间。主存的分配和回收的实现虽与主存储器的管理方式有关的，通过本实验理解在不同的存储管理方式下应怎样实现主存空间的分配和回收。 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。通过本实验理解在分页式存储管理中怎样实现虚拟存储器。 在本实验中，通过编写和调试存储管理的模拟程序以加深对存储管理方案的理解。熟悉虚存管理的各种页面淘汰算法通过编写和调试地址转换过程的模拟程序以加强对地址转换过程的了解。 二、实验题目： 设计一个可变式分区分配的存储管理方案。并模拟实现分区的分配和回收过程。 对分区的管理法可以是下面三种算法之一：（任选一种算法实现） 首次适应算法 循环首次适应算法 最佳适应算法 三．实验源程序文件名:cunchuguanli.c 执行文件名:cunchuguanli.exe 四、实验分析： 1)本实验采用可变分区管理，使用首次适应算法实现主存的分配和回收 1、可变分区管理是指在处理作业过程中建立分区，使分区大小正好适合作业的需求，并 且分区个数是可以调整的。当要装入一个作业时，根据作业需要的主存量查看是否有足够的空闲空间，若有，则按需要量分割一个分区分配给该作业；若无，则作业不能装入，作业等待。随着作业的装入、完成，主存空间被分成许多大大小小的分区，有的分区被作业占用，而有的分区是空闲的。 为了说明那些分区是空闲的，可以用来装入新作业，必须有一张空闲说明表 ? 空闲区说明表格式如下：? 第一栏 第二栏 其中，起址——指出一个空闲区的主存起始地址，长度指出空闲区的大小。 长度——指出从起始地址开始的一个连续空闲的长度。 状态——有两种状态，一种是“未分配”状态，指出对应的由起址指出的某个长度的区域是空闲区；另一种是“空表目”状态，表示表中对应的登记项目是空白（无效），可用来登记新的空闲区（例如，作业完成后，它所占的区域就成了空闲区，应找一个“空表目”栏登记归还区的起址和长度且修改状态）。由于分区的个数不定，所以空闲区说明表中应有适量的状态为“空表目”的登记栏目，否则造成表格“溢出”无法登记。 2、当有一个新作业要求装入主存时，必须查空闲区说明表，从中找出一个足够大的空闲区。 有时找到的空闲区可能大于作业需要量，这时应把原来的空闲区变成两部分：一部分分 实验三存储管理实验 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】 实验三存储管理实验 一. 目的要求： 1、通过编写和调试存储管理的模拟程序以加深对存储管理方案的理解。熟悉虚存管理的各种页面淘汰算法。 2、通过编写和调试地址转换过程的模拟程序以加强对地址转换过程的了解。二．实验内容： 1、设计一个固定式分区分配的存储管理方案，并模拟实现分区的分配和回收过程。 可以假定每个作业都是批处理作业，并且不允许动态申请内存。为实现分区的分配和回收，可以设定一个分区说明表，按照表中的有关信息进行分配，并根据分区的分配和回收情况修改该表。 算法描述： 本算法将内存的用户区分成大小相等的四个的分区，设一张分区说明表用来记录分区，其中分区的表项有分区的大小、起始地址和分区的状态，当系统为某个作业分配主存空间时，根据所需要的内存容量，在分区表中找到一个足够大的空闲分区分配给它，然后将此作业装入内存。如果找不到足够大的空闲分区，则这个作业暂时无法分配内存空间，系统将调度另一个作业。当一个作业运行结束时，系统将回收改作业所占据的分区并将该分区改为空闲。 算法原程序 #include "" #include "" #include <> #include <> #define PCB_NUM 5 行程序."); printf("\n\t\t\t0.退出程序."); scanf("%d",&m); switch(m) { case1: break; case0: system("cls"); menu(); break; default: system("cls"); break; } } void paixu(struct MemInf* ComMem,int n) { int i,j,t; for(j=0; j 实验3：页式虚拟存储管理程序模拟 实验目的：编写程序来模拟计算机的两种调度方式： （1）先进先出算法 （2）最近最少使用算法 程序设计 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 实验2过程管理实验报告学生号姓名班级电气工程系过程、过程控制块等基本原理过程的含义：过程是程序运行过程中对数据集的处理，以及由独立单元对系统资源的分配和调度。在不同的数据集上运行程序，甚至在同一数据集上运行多个程序，是一个不同的过程。（2）程序状态：一般来说，一个程序必须有三种基本状态：就绪、执行和阻塞。然而，在许多系统中，过程的状态变化可以更好地描述，并且增加了两种状态：新状态和终端状态。1）就绪状态，当一个进程被分配了除处理器（CPU）以外的所有必要资源时，只要获得了处理器，进程就可以立即执行。此时，进程状态称为就绪状态。在系统中，多个进程可以同时处于就绪状态。通常，这些就绪进程被安排在一个或多个队列中，这些队列称为就绪队列。2）一旦处于就绪状态的进程得到处理器，它就可以运行了。进程的状态称为执行状态。在单处理器系统中，只有一个进程在执行。在多处理器系统中，可能有多个进程在执行中。3）阻塞状态由于某些事件（如请求输入和输出、额外空间等），执行进程被挂起。这称为阻塞状态，也称为等待状态。通常，处于阻塞状态的进程被调度为-？这个队列称为阻塞队列。4）新状态当一个新进程刚刚建立并且还没有放入就绪队列中时，它被称为新状态。5）终止状态是 什么时候-？进程已正常或异常终止，操作系统已将其从系统队列中删除，但尚未取消。这就是所谓的终结状态。（3）过程控制块是过程实体的重要组成部分，是操作系统中最重要的记录数据。控制块PCB记录操作系统描述过程和控制过程操作所需的所有信息。通过PCB，一个不能独立运行的程序可以成为一个可以独立运行的基本单元，并且可以同时执行一个进程。换句话说，在进程的整个生命周期中，操作系统通过进程PCB管理和控制并发进程。过程控制块是系统用于过程控制的数据结构。系统根据进程的PCB来检测进程是否存在。因此，进程控制块是进程存在的唯一标志。当系统创建一个进程时，它需要为它创建一个PCB；当进程结束时，系统回收其PCB，进程结束。过程控制块的内容过程控制块主要包括以下四个方面的信息。过程标识信息过程标识用于对过程进行标识，通常有外部标识和内部标识。外部标识符由流程的创建者命名。通常是一串字母和数字。当用户访问进程时使用。外部标识符很容易记住。内部标识符是为了方便系统而设置的。操作系统为每个进程分配一个唯一的整数作为内部标识符。通常是进程的序列号。描述性信息（process scheduling message）描述性信息是与流程调度相关的一些有关流程状态的信息，包括以下几个方面。流程状态：表 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 进程的控制 1 ．实验目的 通过进程的创建、撤消和运行加深对进程概念和进程并发执行的理解，明确进程与程序之间的区别。 【答：进程概念和程序概念最大的不同之处在于： (1)进程是动态的，而程序是静态的。 (2)进程有一定的生命期，而程序是指令的集合，本身无“运动”的含义。没有建立进程的程序不能作为1个独立单位得到操作系统的认可。 (3)1个程序可以对应多个进程，但1个进程只能对应1个程序。进程和程序的关系犹如演出和剧本的关系。 (4)进程和程序的组成不同。从静态角度看，进程由程序、数据和进程控制块（PCB）三部分组成。而程序是一组有序的指令集合。】2 ．实验内容 (1) 了解系统调用fork()、execvp()和wait()的功能和实现过程。 (2) 编写一段程序，使用系统调用fork()来创建两个子进程，并由父进程重复显示字符串“parent:”和自己的标识数，而子进程则重复显示字符串“child:”和自己的标识数。 (3) 编写一段程序，使用系统调用fork()来创建一个子进程。子进程通过系统调用execvp()更换自己的执行代码，新的代码显示“new program.”。而父进程则调用wait()等待子进程结束，并在子进程结束后显示子进程的标识符，然后正常结束。 3 ．实验步骤 （1）gedit创建进程1.c （2）使用gcc 1.c -o 1编译并./1运行程序1.c #include 存储管理实验报告 北方工业大学 《计算机操作系统》实验报告 实验名称存储管理实验序号 2 实验日期2013.11.27实验人 一、实验目的和要求 1．请求页式存储管理是一种常用的虚拟存储管理技术。本实验目的 是通过请求页式存储管理中页面置换算法的模拟设计，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、相关背景知识 1．随机数产生办法 关于随机数产生办法， Linux 或 UNIX 系统提供函数 srand() 和 rand() ，分 别进行初始化和产生随机数。 三、实验内容 (1)．通过随机数产生一个指令序列，共320条指令。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；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，其地址为 m’+1； 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。 (2)将指令序列变换成页地址流，设 1.页面大小为 1K ； 2.用户内存容量为 4 页到 32 页； 3.用户虚存容量为 32K 。 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 中存放的方式为： 第 0 条至第 9 条指令为第 0 页（对应虚存地址为 [0， 9]）； 第 10 条至第 19 条指令为第 1 页（对应虚存地址为 [10， 19]）； 第 310 条至第 319 条指令为第 31 页（对应虚存地址为 [310，319]）； 按以上方式，用户指令可以组成 32 页。 (3)计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。 实验五动态页式存储管理实现过程的模拟 一、实验目的与要求 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。通过本实验帮助学生理解在分页式存储管理中怎样实现虚拟存储器；掌握物理内存和虚拟内存的基本概念；掌握重定位的基本概念及其要点，理解逻辑地址与绝对地址；掌握动态页式存储管理的基本原理、地址变换和缺页中断、主存空间的分配及分配算法；掌握常用淘汰算法。 二、实验环境 VC++6.0集成开发环境或java程序开发环境。 三、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。 四、实验原理 1、地址转换 （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，页表的格式如图10所示： 图10 页表格式 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。该模拟程序的算法如图11。 图11 地址转换模拟算法 2、用先进先出（FIFO）页面调度算法处理缺页中断。 实验三进程管理 一、实验目的 1．熟悉和理解进程和进程树的概念，掌握有关进程的管理机制 2．通过进程的创建、撤销和运行加深对进程并发执行的理解 3．明确进程与程序、并行与串行执行的区别 4．掌握用C 程序实现进程控制的方法 二、实验学时 2学时 三、实验背景知识 所涉及的系统调用 1、exec( )系列（exec替换进程映像） 系统调用exec( )系列，也可用于新程序的运行。fork( )只是将父进程的用户级上下文拷贝到新进程中，而exec( )系列可以将一个可执行的二进制文件覆盖在新进程的用户级上下文的存储空间上，以更改新进程的用户级上下文。exec( )系列中的系统调用都完成相同的功能，它们把一个新程序装入内存，来改变调用进程的执行代码，从而形成新进程。如果exec( )调用成功，调用进程将被覆盖，然后从新程序的入口开始执行，这样就产生了一个新进程，新进程的进程标识符id 与调用进程相同。 exec( )没有建立一个与调用进程并发的子进程，而是用新进程取代了原来进程。所以exec( )调用成功后，没有任何数据返回，这与fork( )不同。exec( )系列系统调用在UNIX系统库unistd.h中，共有execl、execlp、execle、execv、execvp五个，其基本功能相同，只是以不同的方式来给出参数。 #include 湖北文理学院《网络存储》 实验报告 专业班级：计科1211 姓名：*** 学号：*** 任课教师：李学峰 2014年11月16日 实验01 Windows 2003的磁盘阵列技术 一、实验目的 1．掌握在Windows 2003环境下做磁盘阵列的条件和方法。 2．掌握在Windows 2003环境下实现RAID0的方法。 3. 掌握在Windows 2003环境下实现RAID1的方法。 4. 掌握在Windows 2003环境下实现RAID5的方法。 5. 掌握在Windows 2003环境下实现恢复磁盘阵列数据的方法。 二、实验要求 1．在Windows 2003环境下实现RAID0 2．在Windows 2003环境下实现RAID1 3．在Windows 2003环境下实现RAID5 4．在Windows 2003环境下实现恢复磁盘阵列数据 三、实验原理 （一）磁盘阵列RAID技术的概述 RAID是一种磁盘容错技术,由两块以上的硬盘构成冗余，当某一块硬盘出现物理损坏时，换一块同型号的硬盘即可自行恢复数据。RAID有RAID0、RAID1、RAID5等。RAID 技术是要有硬件来支持的，即常说的RAID卡，如果没RAID卡或RAID芯片，还想做RAID，那就要使用软件RAID技术，微软Windows系统只有服务器版本才支持软件RAID技术，如Windows Server 2003等。 （二）带区卷（RAID0） 带区卷是将多个（2-32个）物理磁盘上的容量相同的空余空间组合成一个卷。需要注意的是，带区卷中的所有成员，其容量必须相同，而且是来自不同的物理磁盘。带区卷是Windows 2003所有磁盘管理功能中，运行速度最快的卷，但带区卷不具有扩展容量的功能。它在保存数据时将所有的数据按照64KB分成一块，这些大小为64KB的数据块被分散存放于组成带区卷的各个硬盘中。 （三）镜像卷（RAID1） 镜像卷是单一卷的两份相同的拷贝，每一份在一个硬盘上。它提供容错能力，又称为RAID1技术。 RAID1的原理是在两个硬盘之间建立完全的镜像，即所有数据会被同时存放到两个物理硬盘上，当一个磁盘出现故障时，系统仍然可以使用另一个磁盘内的数据，因此，它具备容错的功能。但它的磁盘利用率不高，只有50%。 四、实验设备 1．一台装有Windows Server 2003系统的虚拟机。 2．虚拟网卡一块，类型为“网桥模式”。 3．虚拟硬盘五块。 五、实验步骤 （一）组建RAID实验的环境 （二）初始化新添加的硬盘 （三）带区卷（RAID0的实现） 实验一进程管理 1．实验目的： （1）加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别； （2）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系统中进程通信的基本原理。 2．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()源码文件，分析进程的创建过程。 3．实验内容 （1）进程的创建： 编写一段程序，使用系统调用fork() 创建两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”，子进程分别显示字符“b”和“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。 源代码如下： #include else{ pid2 = fork(); if(pid2<0){ fprintf(stderr,"childprocess1 failed"); exit(-1); } else if(pid2 == 0){ printf("c\n"); } else{ printf("a\n"); sleep(2); exit(0); } } return 0; } 结果如下： 分析原因： pid=fork(); 操作系统创建一个新的进程（子进程），并且在进程表中相应为它建立一个新的表项。新进程和原有进程的可执行程序是同一个程序；上下文和数据，绝大部分就是原进程（父进程）的拷贝，但它们是两个相互独立的进程！因此，这三个进程哪个先执行，哪个后执行，完全取决于操作系统的调度，没有固定的顺序。 （2）进程的控制 修改已经编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因。 将父进程的输出改为father process completed 2/11 宁德师范学院计算机系 实验报告 （2014—2015学年第二学期） 课程名称操作系统 实验名称实验四存储管理 专业计算机科学与技术（非师）年级2012级 学号B2012102147 姓名王秋指导教师王远帆 实验日期2015-05-20 2) 右键单击任务栏以启动“任务管理器”。 3) 在“Windows任务管理器”对话框中选定“进程”选项卡。 4) 向下滚动在系统上运行的进程列表，查找想要监视的应用程序。 请在表4-3中记录： 表4-3 实验记录 映像名称PID CPU CPU时间内存使用 WINWORD.EXE 5160 00 0：00：10 22772k 图1 word运行情况 “内存使用”列显示了该应用程序的一个实例正在使用的内存数量。 5) 启动应用程序的另一个实例并观察它的内存需求。 请描述使用第二个实例占用的内存与使用第一个实例时的内存对比情况： 第二个实例占用内存22772K，比第一个实例占用的内存大很多 4：未分页合并内存。 估算未分页合并内存大小的最简单方法是使用“任务管理器”。未分页合并内存的估计值显示在“任务管理器”的“性能”选项卡的“核心内存”部分。 总数(K) ：________220___________ 分页数：__________167___________ 未分页(K) ：_________34__________ 图2核心内存 还可以使用“任务管理器”查看一个独立进程正在使用的未分页合并内存数量和分页合并内存数量。操作步骤如下： 1) 单击“Windows任务管理器”的“进程”选项卡，然后从“查看”菜单中选择“选择列”命令，显示“进程”选项卡的可查看选项。 2) 在“选择列”对话框中，选定“页面缓冲池”选项和“非页面缓冲池”选项旁边的复选框，然后单击“确定”按钮。 返回Windows “任务管理器”的“进程”选项卡时，将看到其中增加显示了各个进程占用的分页合并内存数量和未分页合并内存数量。 仍以刚才打开观察的应用程序(例如Word) 为例，请在表4-4中记录： 表4-4 实验记录 映像名称PID 内存使用页面缓冲池非页面缓冲池 WINWORD.EXE 2964 37488 951 42 从性能的角度来看，未分页合并内存越多，可以加载到这个空间的数据就越多。拥有的物理内存越多，未分页合并内存就越多。但未分页合并内存被限制为256MB，因此添加超出这个限制的内存对未分页合并内存没有影响。 5：提高分页性能。 在Windows 2000的安装过程中，将使用连续的磁盘空间自动创建分页文件(pagefile.sys) 。用户可以事先监视变化的内存需求并正确配置分页文件，使得当系统必须借助于分页时的性能达到最高。 虽然分页文件一般都放在系统分区的根目录下面，但这并不总是该文件的最佳位置。要想从分页获得最佳性能，应该首先检查系统的磁盘子系统的配置，以了解它是否有多个物理硬盘驱动器。 1) 在“开始”菜单中单击“设置”–“控制面板”命令，双击“管理工具”图标，再双击“计算机管理”图标。 2) 在“计算机管理”窗口的左格选择“磁盘管理”管理单元来查看系统的磁盘配置。 如果系统只有一个硬盘，那么建议应该尽可能为系统配置额外的驱动器。这是因为：Windows 2000最多可以支持在多个驱动器上分布的16个独立的分页文件。为系统配置多个分页文件可以实现对不同磁盘I/O请求的并行处理，这将大大提高I/O请求的分页文件性能。 请在表4-5中记录： 表4-5 实验记录 实验一进程管理 1. 实验目的 ⑴加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别； ⑵进一步认识并发执行的实质； ⑶分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法； ⑷了解Linux系统中进程通信的基本原理。 2. 实验准备 ⑴阅读Linux的sched.h源码文件，加深对进程管理的理解。 ⑵阅读Linux的fork.h源码文件，分析进程的创建过程。 3. 实验内容 ⑴进程的创建 编写一段程序，使用系统调用fork ( )创建两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”；子进程显示字符“b”和字符“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。 ⑵进程的控制 修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析原因。 如果在程序中使用系统调用lockf ( )来给每一个进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。 ⑶软中断通信 编制一段程序实现进程的软中断通信。要求：使用系统调用fork ( )创建两个子进程，再用系统调用signal( )让父进程捕捉键盘上发来的中断信号（既按Del键）；当捕捉到中断信号后，父进程系统调用kill( )向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后分别输出下列信息后终止：Child process 1 is killed by parent! Child process 2 is killed by parent! 父进程等待两个子进程终止后，输出如下的信息后终止： Parent process is killed! 在上面的程序中增加语句signal (SIGINT, SIG_IGN) 和signal (SIGQUIT, SIG_IGN)，观察执行结果，并分析原因。 4. 实验指导 综合性实验报告 一、实验目的 通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式管理的页面置换算法。 页面置换算法是虚拟存储管理实现的关键，通过本次实验理解内存页面调度的机制，在模拟实现FIFO、LRU、OPT、LFU、NUR几种经典页面置换算法的基础上，比较各种置换算法的效率及优缺点，从而了解虚拟存储实现的过程。 二、总体设计 1、编写函数计算并输出下述各种算法的命中率 ①OPT页面置换算法 OPT所选择被淘汰的页面是已调入内存，且在以后永不使用的，或是在最长时间内不再被访问的页面。因此如何找出这样的页面是该算法 的关键。可为每个页面设置一个步长变量，其初值为一足够大的数，对 于不在内存的页面，将其值重置为零，对于位于内存的页面，其值重置 为当前访问页面与之后首次出现该页面时两者之间的距离，因此该值越 大表示该页是在最长时间内不再被访问的页面，可以选择其作为换出页 面。 ②FIFO页面置换算法 FIFO总是选择最先进入内存的页面予以淘汰，因此可设置一个先进先出的忙页帧队列，新调入内存的页面挂在该队列的尾部，而当无空闲 页帧时，可从该队列首部取下一个页帧作为空闲页帧，进而调入所需页 面。 ③LRU页面置换算法 LRU是根据页面调入内存后的使用情况进行决策的，它利用“最近的过去”作为“最近的将来”的近似，选择最近最久未使用的页面予以 淘汰。该算法主要借助于页面结构中的访问时间time来实现，time记 录了一个页面上次的访问时间，因此，当须淘汰一个页面时，选择处于 内存的页面中其time值最小的页面，即最近最久未使用的页面予以淘 汰。 ④LFU页面置换算法 LFU要求为每个页面配置一个计数器（即页面结构中的counter），一旦某页被访问，则将其计数器的值加1，在需要选择一页置换时，则 将选择其计数器值最小的页面，即内存中访问次数最少的页面进行淘 汰。 ⑤NUR页面置换算法 NUR要求为每个页面设置一位访问位（该访问位仍可使用页面结构中的counter表示），当某页被访问时，其访问位counter置为1。需要 进行页面置换时，置换算法从替换指针开始（初始时指向第一个页面） 顺序检查处于内存中的各个页面，如果其访问位为0，就选择该页换出， 否则替换指针下移继续向下查找。如果内存中的所有页面扫描完毕未找 到访问位为0的页面，则将替换指针重新指向第一个页面，同时将内存 中所有页面的访问位置0，当开始下一轮扫描时，便一定能找到counter 为0的页面。 2、在主函数中生成要求的指令序列，并将其转换成页地址流；在不同 的内存容量下调用上述函数使其计算并输出相应的命中率。 三、实验步骤（包括主要步骤、代码分析等） 主要步骤： 、通过随机数产生一个指令序列，共320条指令。其地址按下述原则生成： ①50%的指令是顺序执行的； ②25%的指令是均匀分布在前地址部分； ③25%的指令是均匀分布在后地址部分； 具体的实施方法是： A.在[0，319]的指令地址之间随机选区一起点M； B.顺序执行一条指令，即执行地址为M+1的指令； C.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’； D.顺序执行一条指令，其地址为M’+1； E.在后地址[M’+2，319]中随机选取一条指令并执行； 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 页地址流长度页面失效次数命中率- =1 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（FIFO）； 2）最近最少使用算法（LRU）； 3）最佳淘汰算法（OPT）； 4）最少访问页面算法（LFR）； 其中3）和4）为选择内容 实验一linux进程的创建与控制 【实验目的】 1、加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别； 2、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； 【实验环境】 编程环境：TC或者VC 操作系统软件：linux 【准备知识】 一.基本概念 1、进程的概念；进程与程序的区别。 2、并发执行的概念。 3、进程互斥的概念。 二.系统调用 系统调用是一种进入系统空间的办法。通常，在OS的核心中都设置了一组用于实现各 种系统功能的子程序，并将它们提供给程序员调用。程序员在需要OS提供某种服务的时候，便可以调用一条系统调用命令，去实现希望的功能，这就是系统调用。因此，系统调用就像 一个黑箱子一样，对用户屏蔽了操作系统的具体动作而只是控制程序的执行速度等。各个不同的操作系统有各自的系统调用，女口windows API，便是windows的系统调用，Linux的系 统调用与之不同的是Linux由于内核代码完全公开，所以可以细致的分析出其系统调用的机制。 三.相关函数。 1 fork()函数 fork()函数创建一个新进程。 其调用格式为：int fork()； 其中返回int取值意义如下： 正确返回：等于0 :创建子进程，从子进程返回的ID值； 大于0 :从父进程返回的子进程的进程ID值。 错误返回：等于一1创建失败。 2 wait()函数 wait()函数常用来控制父进程与子进程的同步。在父进程中调用wait()函数，则父进程被阻塞，进入等待队列，等待子进程结束。当子进程结束时，会产生一个终止状态字，系统会向父进程发出SIGCHLD言号。当接到信号后，父进程提取子进程的终 止状态字，从wait()函数返回继续执行原程序。 其调用格式为：#i nclude ____大学____学院实验报告 课程名称：计算机操作系统实验名称：存储管理实验实验日期： 班级：姓名：学号：仪器编号：XX 实验报告要求：1.实验目的 2.实验要求 3.实验步骤 4.程序清单 5.运行情况 6.流程图7.实验体会 1、实验目的 ①通过编写和调试存储管理的模拟程序以加深对存储管理方案的理解，熟悉虚存管理的各种页面淘汰法。 ②通过编写和调试地址转换过程的模拟程序以加强对地址转换过程的了解。 2、实验要求 ①设计一个固定式分区分配的存储管理方案，并模拟实现分区的分配和回收过程。 可以假定每个作业都是批处理作业，并且不允许动态申请内存。为实现分区的分配和回收，可以设定一个分区说明表，按照表中的有关信息进行分配，并根据分区的分配和回收情况修改该表。 ②设计一个可变式分区分配的存储管理方案，并模拟实现分区的分配和回收过程。 对分区的管理法可以是下面三种算法之一：首次适应算法；最坏适应算法；最佳适应算法。 ③编写并调试一个段页式存储管理的地址转换的模拟程序。 首先设计好段表、页表，然后给出若干个有一定代表性的地址，通过查找段表页表后得到转换的地址。要求打印转换前的地址，相应的段表，页表条款及转换后的地址，以便检查。 3、实验步骤 （1）理解实验要求，联系所学知识；（2）根据要求编写调度算法；（3）编写完整的实验代码并在VC++ 6.0环境下编译运行；（4）调试程序直至得出结果。 4、程序清单 ① #include 实验二请求分页存储管理模拟实验 一、实验目的： 通过编写和调试存储管理的模拟程序以加深对存储管理方案的理解。熟悉虚存管理的各种页面淘汰算法。通过编写和调试地址转换过程的模拟程序以加强对地址转换过程的了解。 二、实验要求： 设计一个请求页式存储管理方案。并编写模拟程序实现。 （1）产生一个需要访问的指令地址流。它是一系列需要访问的指令的地址。为不失一般性，你可以适当地（用人工指定地方法或用随机数产生器）生成这个序列。 （2）简单起见，页面淘汰算法采用LRU页面淘汰算法，并且在淘汰一页时，只将该页在页表中抹去。而不再判断它是否被改写过，也不将它写回到辅存。 #include存储管理实验报告
实验三存储管理实验
操作系统-页式虚拟存储管理程序模拟
进程管理实验报告
实验操作系统存储管理实验报告
进程管理实验报告
存储管理实验报告.doc
实验五动态页式存储管理实现过程的模拟
实验三-进程管理
网络存储实验报告
操作系统-进程管理实验报告
操作系统实验四存储管理
实验一 进程管理
存储管理实验报告
实验四 操作系统存储管理实验报告
实验一进程管理实验
《操作系统》存储管理实验报告
实验二 请求分页存储管理模拟实验