四川大学 操作系统上机实验 实验五 Windows虚拟存储器管理

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操作系统实验实验报告 虚拟内存

操作系统实验实验报告  虚拟内存

操作系统实验实验报告虚拟内存一、实验目的本次操作系统实验的目的是深入理解虚拟内存的概念、原理和实现机制,通过实际操作和观察,掌握虚拟内存的相关技术,包括页面置换算法、内存分配策略等,并分析其对系统性能的影响。

二、实验环境操作系统:Windows 10 专业版开发工具:Visual Studio 2019编程语言:C++三、实验原理1、虚拟内存的概念虚拟内存是一种计算机系统内存管理技术,它使得应用程序认为自己拥有连续的可用内存(一个连续完整的地址空间),而实际上,这些内存可能是被分散存储在物理内存和外部存储设备(如硬盘)中的。

虚拟内存通过将程序使用的内存地址映射到物理内存地址,实现了内存的按需分配和管理。

2、页面置换算法当物理内存不足时,操作系统需要选择一些页面(内存中的固定大小的块)换出到外部存储设备,以腾出空间给新的页面。

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、时钟(Clock)算法等。

3、内存分配策略操作系统在分配内存时,需要考虑如何有效地利用有限的物理内存资源。

常见的内存分配策略有连续分配、分页分配和分段分配等。

四、实验内容与步骤1、实现简单的虚拟内存系统使用 C++编写一个简单的虚拟内存模拟程序,包括内存页面的管理、地址映射、页面置换等功能。

2、测试不同的页面置换算法在虚拟内存系统中,分别实现 FIFO、LRU 和 Clock 算法,并对相同的访问序列进行测试,比较它们的页面置换次数和缺页率。

3、分析内存分配策略的影响分别采用连续分配、分页分配和分段分配策略,对不同大小和类型的程序进行内存分配,观察系统的性能(如内存利用率、执行时间等)。

具体步骤如下:(1)定义内存页面的结构,包括页面号、标志位(是否在内存中、是否被修改等)等。

(2)实现地址映射函数,将虚拟地址转换为物理地址。

(3)编写页面置换算法的函数,根据不同的算法选择要置换的页面。

(4)创建测试用例,生成随机的访问序列,对不同的算法和分配策略进行测试。

实习五 虚拟存储器实验报告

实习五 虚拟存储器实验报告

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。

四川大学操作系统实验报告

四川大学操作系统实验报告

四川⼤学操作系统实验报告实验报告实验名称:Windows虚拟存储器管理实验时间:2014 年 5 ⽉28 ⽇实验⼈员:张熙(姓名)2012141461286 (学号)____2012____(年级)实验⽬的:1、了解Windows 2000/XP的内存管理机制,掌握页式虚拟存储技术。

2、理解内存分配原理,特别是以页⾯为单位的虚拟内存分配⽅法。

3、学会使⽤Windows 2000/XP下内存管理的基本API函数。

实验环境:VC6.0实验步骤:1、下载virtumem.cpp;2、建⽴⼯程,将virtumen.cpp加⼊;3、编译⼯程,观察结果,确信六种状态都出现⾄少⼀次,必要时可改程序,⽅便观察结果;4、看懂程序,按要求另写⼀段⼩程序;5、编译,执⾏,观察结果。

6,总结。

实验陈述:1、基础知识:pagefile.sys⽂件的位置在:____系统盘的根⽬录下,属性为系统隐藏⽂件此⽂件的作⽤:__以磁盘⽂件的形式来存储没有装⼊内存的程序和数据⽂件部分改变此⽂件⼤⼩的⽅法:⽅法是:右击“我的电脑”,依次选择“属性”->“⾼级”->“性能-选项”->“⾼级”->“虚拟内存-更改”虚拟地址空间中的页⾯分为:提交页⾯,___保留页⾯________,______空闲页⾯_______页⾯的操作可以分为:保留、提交、回收、释放、加锁、解锁2、编程准备.页⾯属性是在结构体______MEMORY_BASIC_INFORMA TION_______的字段AllocationProtect 和字段Protect 中体现出来的。

简述VirtualFree,VirtualPtotect,VirtualLock,VirtualUnlock,VirtualQuery的作⽤:VirtualFree:解除已被提交的虚存或者释放被保留或者提交虚拟地址空间。

VirtualFree还可以⽤来对已提交的虚拟地址页解除提交,使得该段地址空间变成保留状态。

计算机操作系统实验报告

计算机操作系统实验报告

实验一 Windows XP 系统管理一、实验目的1) 了解和学习Windows系统管理工具及其使用;2) 熟悉Windows系统工具的内容和应用;3)熟悉Windows操作系统的应用环境。

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Windows XP的“管理工具”中集成了许多系统管理工具,利用这些工具,管理员可以方便地实现各种系统维护和管理功能。

这些工具都集中在“控制面板”的“管理工具”选项下,用户和管理员可以很容易地对它们操作和使用。

在默认情况下,只有一些常用工具——如服务、计算机管理、事件查看器、数据源 (ODBC) 、性能和组件服务等——随Windows XP 系统的安装而安装。

四、实验内容与步骤为了帮助用户管理和监视系统,Windows XP提供了多种系统管理工具,其中最主要的有计算机管理、事件查看器和性能监视等。

步骤1:登录进入Windows XP。

步骤2:在“开始”菜单中单击“设置”-“控制面板”命令,双击“管理工具”图标。

在本地计算机“管理工具”组中,有哪些系统管理工具,基本功能是什么:1) 本地安全策略:用于配置本地计算机的安全设置。

这些设置包括密码策略、帐户锁定策略、审核策略、IP 安全策略、用户权利指派、加密数据的恢复代理以及其他安全选项。

“本地安全策略”只有在非域控制器的计算机上才可用。

如果计算机是域的成员,这些设置将被从域接收到的策略覆盖。

2) 服务:用于管理计算机上的服务,设置要发生的恢复操作(如果服务失败)以及为服务创建自定义名字和描述从而能够方便地识别它们。

3)计算机管理:用于从单个的统一桌面实用程序管理本地或远程计算机。

“计算机管理”将几个 Windows XP 管理工具合并为一个单独的控制台树,从而更容易访问特定的计算机管理属性。

1. 计算机管理使用“计算机管理”可通过一个合并的桌面工具来管理本地或远程计算机,它将几个Windows XP管理实用程序合并到一个控制台目录树中,使管理员可以轻松地访问特定计算机的管理属性和工具。

操作系统原理虚拟存储器管理

操作系统原理虚拟存储器管理

总结词
将内存划分为大小不等的段,每段存放 一个程序的段,以段为单位进行交换。
VS
详细描述
段式存储管理将内存空间划分为大小不等 的段框,每个段框可以存放一个程序的段 。程序被划分为多个段,每个段可以有不 同的长度。在进行段交换时,以段为单位 进行数据的存取和替换。
段页式存储管理
总结词
结合段式和页式存储管理的特点,将内存划分为固定大小的页框,程序分割为多个段,每段再分割为 固定大小的页。
虚拟存储器提供了一个统一的地址空间,使得应用程序可以 像访问内存一样访问硬盘上的数据,从而提高了程序的运行 效率。
虚拟存储器的实现方式
内存管理单元(MMU)
负责将虚拟地址转换为物理地址,实现虚拟存储器到物理存储器的 映射。
交换区
当物理内存不足时,操作系统会将部分内存数据交换到硬盘的交换 区中,以释放物理内存空间。
实现进程隔离
通过虚拟内存技术,每个进程都有独 立的内存空间,实现进程间的隔离, 防止数据冲突和相互干扰。
支持大内存程序
通过将内存分为物理内存和虚拟内存, 支持大内存程序的运行,满足不断增 长的程序需求。
02
虚拟存储器的基本概念
虚拟存储器的定义
虚拟存储器是一种将物理内存与硬盘存储相结合的技术,通 过将部分硬盘空间映射到物理内存中,实现内存的扩展。
操作系统原理虚拟存储器管 理
• 引言 • 虚拟存储器的基本概念 • 虚拟存储器的原理 • 虚拟存储器的管理策略 • 虚拟存储器的实现技术 • 虚拟存储器的性能优化
01
引言
主题简介
虚拟存储器是操作系统中用于管理物 理内存和磁盘存储的技术,通过将内 存分为物理内存和虚拟内存,实现进 程间的隔离和内存的动态分配。

虚拟储存管理实验报告

虚拟储存管理实验报告

一、实验目的1. 理解虚拟存储管理的基本概念和原理。

2. 掌握分页式虚拟存储管理的地址转换和缺页中断处理过程。

3. 学习并分析几种常见的页面置换算法,如FIFO、LRU、OPT等。

4. 比较不同页面置换算法的性能,提高对虚拟存储管理的认识。

二、实验环境1. 操作系统:Windows 102. 编程语言:Python3. 虚拟存储器模拟工具:虚拟机(VirtualBox)三、实验内容1. 模拟分页式虚拟存储器(1)定义分页式虚拟存储器的参数,如页大小、内存大小、虚拟地址空间大小等。

(2)创建页表,记录每个页在内存中的位置和是否已加载。

(3)模拟进程的指令序列,生成虚拟地址。

(4)根据虚拟地址进行地址转换,得到物理地址。

(5)处理缺页中断,选择合适的页面置换算法。

2. 页面置换算法模拟(1)实现FIFO(先进先出)页面置换算法。

(2)实现LRU(最近最少使用)页面置换算法。

(3)实现OPT(最优页面置换)算法。

3. 比较不同页面置换算法的性能(1)设置不同的页面置换算法,模拟进程运行。

(2)记录每次缺页中断时的页面命中率。

(3)比较不同页面置换算法的页面命中率,分析其性能。

四、实验结果与分析1. 分页式虚拟存储器模拟(1)通过模拟,成功实现了分页式虚拟存储器的地址转换和缺页中断处理过程。

(2)实验结果表明,分页式虚拟存储器能够有效地提高内存利用率,减少内存碎片。

2. 页面置换算法模拟(1)实现了FIFO、LRU和OPT三种页面置换算法。

(2)通过模拟,比较了三种算法在不同进程下的页面命中率。

3. 页面置换算法性能比较(1)FIFO算法的页面命中率较低,适用于进程较稳定的情况。

(2)LRU算法的页面命中率较高,适用于进程频繁访问同一页面的情况。

(3)OPT算法的页面命中率最高,但实现复杂度较高,适用于进程访问序列可预测的情况。

五、实验结论1. 通过本次实验,加深了对虚拟存储管理的基本概念和原理的理解。

如何在Windows操作系统中使用虚拟磁盘管理工具

如何在Windows操作系统中使用虚拟磁盘管理工具

如何在Windows操作系统中使用虚拟磁盘管理工具Windows操作系统是全球使用人数最多、应用场景最广泛的操作系统之一。

不论是个人用户还是企业用户,都需要对其进行管理和维护,以保证其稳定性和使用效率。

其中,虚拟磁盘管理工具是一个非常重要的组成部分,可以帮助用户管理和优化磁盘空间,提高系统性能。

那么,在本文中,我们将详细介绍如何在Windows操作系统中使用虚拟磁盘管理工具。

一、了解虚拟磁盘虚拟磁盘是Windows操作系统中一个非常实用的工具,它可以将一个文件或一个文件夹模拟成一个磁盘。

这样可以方便地管理和使用大量的资料和文件。

虚拟磁盘的容量可以根据用户的需求来进行设置。

二、使用虚拟硬盘创建虚拟磁盘虚拟硬盘是Windows操作系统的一个内置工具,它可以帮助用户创建和管理虚拟磁盘。

具体步骤如下:1、打开计算机管理程序在计算机管理程序中,可以看到设备管理器、磁盘管理器等多个选项。

2、选择“磁盘管理”磁盘管理是一个可以管理所有磁盘驱动器和分区的工具,包括虚拟磁盘。

3、选择“创建虚拟硬盘”在“磁盘管理”中,可以看到“创建虚拟硬盘”选项,选择该选项后,会弹出“新建虚拟硬盘向导”界面。

4、设置虚拟磁盘参数在“新建虚拟硬盘向导”界面中,可以设置虚拟磁盘的位置、大小、格式等参数,根据实际需求进行设置。

5、完成创建设置完成后,单击“完成”按钮,即可完成虚拟磁盘的创建。

在磁盘管理中可以看到新建的虚拟磁盘。

三、使用DiskGenius创建虚拟磁盘DiskGenius是一款功能强大的磁盘管理工具,可以帮助用户创建和管理虚拟磁盘。

具体步骤如下:1、下载并安装DiskGeniusDiskGenius是一款免费的软件,在官网上可以免费下载和安装。

2、打开DiskGenius打开安装完成的DiskGenius程序,在主界面中可以看到所有的磁盘分区信息。

3、选择“创建新虚拟磁盘”在主界面中,可以看到“创建新虚拟磁盘”按钮,单击该按钮后,会弹出“创建虚拟磁盘向导”界面。

操作系统实验报告三存储器管理实验

操作系统实验报告三存储器管理实验

操作系统实验报告三存储器管理实验操作系统实验报告三:存储器管理实验一、实验目的本次存储器管理实验的主要目的是深入理解操作系统中存储器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的算法,以及页面置换算法的工作过程和性能特点,从而提高对操作系统资源管理的认识和实践能力。

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1、内存分配与回收算法实现首次适应算法(First Fit)最佳适应算法(Best Fit)最坏适应算法(Worst Fit)2、页面置换算法模拟先进先出页面置换算法(FIFO)最近最久未使用页面置换算法(LRU)时钟页面置换算法(Clock)四、实验原理1、内存分配与回收算法首次适应算法:从内存的起始位置开始,依次查找空闲分区,将第一个能够满足需求的空闲分区分配给进程。

最佳适应算法:在所有空闲分区中,选择能够满足需求且大小最小的空闲分区进行分配。

最坏适应算法:选择空闲分区中最大的分区进行分配。

2、页面置换算法先进先出页面置换算法:选择最早进入内存的页面进行置换。

最近最久未使用页面置换算法:选择最近最长时间未被访问的页面进行置换。

时钟页面置换算法:给每个页面设置一个访问位,在页面置换时,从指针指向的页面开始扫描,选择第一个访问位为0 的页面进行置换。

五、实验步骤1、内存分配与回收算法实现定义内存分区结构体,包括分区起始地址、大小、是否已分配等信息。

实现首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法的函数。

编写测试程序,创建多个进程,并使用不同的算法为其分配内存,观察内存分配情况和空闲分区的变化。

2、页面置换算法模拟定义页面结构体,包括页面号、访问位等信息。

实现先进先出页面置换算法、最近最久未使用页面置换算法和时钟页面置换算法的函数。

编写测试程序,模拟页面的调入和调出过程,计算不同算法下的缺页率,比较算法的性能。

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实验报告
实验名称:Windows虚拟存储器管理
实验时间:2013年5月27日
实验人员:____郑笑凡___(姓名)__1143041243__(学号)____2011____(年级)
实验目的:1、了解Windows 2000/XP的内存管理机制,掌握页式虚拟存储技术。

2、理解内存分配原理,特别是以页面为单位的虚拟内存分配方法。

3、学会使用Windows 2000/XP下内存管理的基本API函数
实验环境:windows xp
实验步骤:
1、下载virtumem.cpp;
2、建立工程,将virtumen.cpp加入;
3、编译工程,观察结果,确信六种状态都出现至少一次,必要时可改程
序,方便观察结果;
4、看懂程序,按要求另写一段小程序;
5、编译,执行,观察结果。

6,总结。

实验陈述:
1、基础知识:
pagefile.sys文件的位置在:__安装的系统盘根目录下____________________________________此文件的作用:____实现物理内存的扩展__________________________________________________ 改变此文件大小的方法:右击”我的电脑”,依次选择”属性”—“高级”—“性能选项”—
“更改”_______________________________________
虚拟地址空间中的页面分为:提交页面,保留页面,空闲页面
页面的操作可以分为:保留、提交、回收、释放、加锁
2、编程准备.
页面属性是在结构体MEMORY_BASIC_INFORMATION_的字段AllocationProtect 和字段中Protect体现出来的。

简述VirtualFree,VirtualPtotect,VirtualLock,VirtualUnlock,VirtualQuery的作用:_
VirtualFree:__释放虚存___________________________________________________
VirtualPtotect:_保留虚存_________________________________________________
VirtualLock:___加锁虚存_________________________________________________
VirtualUnlock:_解锁虚存________________________________________________
VirtualQuery:____查询虚存_______________________________________________
3、编程
1)将virtumem.cpp加入工程,编译,执行。

是否能编译成功?是
请描述运行结果:
请通过运行结果描述六种虚拟操作后虚拟存储空间和系统存储资源的变化:
__根据监控线程给出的虚拟活动和变化的信息,可知随机的不同的虚拟活动导致了程序虚拟空间和系统
包括物理内存使用量和页面文件使用情况等。

在此拿虚存的保留与提交的虚拟活动来说明一下,虚拟内存的工作情况。

先看两个图:
__由上可以明显看出两个相同的模拟活动中的变化,在物理内存、页面文件总数、虚拟空间总数不变的
可用虚拟空间数都多于图2中的虚拟提交后的统计数。

这是因为在图1 的活动中的进程数少或者进程占用空间少,在物理内存中占用少,在虚拟内存上也如此。

而图2的活动中在各个存储空间上进程都占用了较大的空间,或者进程数大,从而导致了各个可用存储空间变小。

还有假如程序在进行一次虚存提交过后,显示的可用物理存储反而变多了,这是因为Windows的内存管理发现某个进程在一段时间没有运行后,会将它的部分页面转移到页面文件中,此时可用页面文件总数会减少。

______________________________________________________________________________
2)编写小程序得到当前系统的
附源程序:
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
MEMORYSTATUS Vmeminfo;
GlobalMemoryStatus(&Vmeminfo);
printf("当前整体存储统计如下\n");
printf("物理内存总数:%d(BYTES)\n", Vmeminfo.dwTotalPhys);
printf("可用物理内存:%d(BYTES)\n", Vmeminfo.dwAvailPhys);
printf("页面文件总数:%d(BYTES)\n", Vmeminfo.dwTotalPageFile);
printf("可用页面文件数:%d(BYTES)\n", Vmeminfo.dwAvailPageFile);
printf("虚存空间总数:%d(BYTES)\n", Vmeminfo.dwTotalVirtual);
printf("可用虚存空间数:%d(BYTES)\n", Vmeminfo.dwAvailVirtual);
getchar();
return 0;
}
实验总结:
经过这次实验我大概了解了Windows 2000/XP的内存管理机制和内存分配原理以及内存分配的内容。

但是实验过程中还有很多不明白的地方,需要进一步的了解和学习。

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