操作系统实验4
操作系统 课程实验-实验四页式虚拟存储管理中地址转换和缺页中断
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）。
操作系统实验实验报告
操作系统实验实验报告一、实验目的操作系统是计算机系统中最为关键的核心软件，它管理着计算机的硬件资源和软件资源，为用户提供了一个方便、高效、稳定的工作环境。
本次操作系统实验的目的在于通过实际操作和实践，深入理解操作系统的基本原理和核心概念，掌握操作系统的基本功能和操作方法，提高对操作系统的认识和应用能力。
二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10 专业版，开发工具为Visual Studio 2019，编程语言为 C 和 C+＋。
实验硬件环境为一台配备Intel Core i7 处理器、16GB 内存、512GB SSD 硬盘的个人计算机。
三、实验内容（一）进程管理实验1、进程创建与终止通过编程实现创建新的进程，并在完成任务后终止进程。
在实验中，我们使用了 Windows API 函数 CreateProcess 和 TerminateProcess 来完成进程的创建和终止操作。
通过观察进程的创建和终止过程，深入理解了进程的生命周期和状态转换。
2、进程同步与互斥为了实现进程之间的同步与互斥，我们使用了信号量、互斥量等同步对象。
通过编写多线程程序，模拟了多个进程对共享资源的访问，实现了对共享资源的互斥访问和同步操作。
在实验中，我们深刻体会到了进程同步与互斥的重要性，以及不正确的同步操作可能导致的死锁等问题。
（二）内存管理实验1、内存分配与释放使用 Windows API 函数 VirtualAlloc 和 VirtualFree 进行内存的分配和释放操作。
通过实验，了解了内存分配的不同方式（如堆分配、栈分配等）以及内存释放的时机和方法，掌握了内存管理的基本原理和操作技巧。
2、内存分页与分段通过编程模拟内存的分页和分段管理机制，了解了内存分页和分段的基本原理和实现方法。
在实验中，我们实现了简单的内存分页和分段算法，对内存的地址转换和页面置换等过程有了更深入的理解。
（三）文件系统实验1、文件操作使用 Windows API 函数 CreateFile、ReadFile、WriteFile 等进行文件的创建、读取和写入操作。
浙江大学操作系统实验A4纸
LINUX系统是多进程、多用户和交互式的计算环境。
退出系统文本界面下按<Ctrl-D>键或logout命令shutdown shutdown –h 8:00 shutdown –h +3Shell 是Linux系统的用户界面，提供了用户与内核进行交互操作的一种接口。
它接收用户输入的命令并把它送入内核去执行Shell也被称为Linux的命令解释器(command interpreter)Shell命令可以被分为内部命令和外部命令。
1.内部命令是shell本身包含的一些命令，这些内部命令的代码是整个shell代码的一个组成部分；2.内部命令，shell是通过执行自己代码中相应的部分来完成的3.外部命令的代码则存放在一些二进制的可执行文件或者shell 脚本中4.外部命令，shell会到文件系统结构（file system structure）中的一些目录去搜索那些文件名与外部命令的名字相同的文件，因为shell认为这些文件中就存放了将要执行的代码。
Shell 命令搜索路径1.Shell搜索的目录的名字都保存在一个shell变量PATH(在TC shell chsh命令来改变默认登录shell-l选项显示系统可用的shellecho $SHELL /bin/bash passwd修改密码/etc/passwd记录每一个用户的shell程序root:x:0:0:root:/root:/bin/bash[用户名]:[密码]:[UID]:[GID]:[身份描述]:[主目录]:[登录shell]manman -S2 open#选择第二个section1用户命令，2系统调用，3语言函数库调用，4设备和网络界面，5文件格式，6游戏和示范，troff的环境、7表格和宏，8关于系统维护的命令info<Q>退出<Space>滚屏whoam i:显示用户名gzip [opt][filename-list]-d 解压缩文件gzip 1.txt得到1.txt.gz文件gunzip执行解压缩zcat [opt][filename-list]解压文件输出到标准输出设备tar-c 建立备份文件-z压缩/解压一个存档文件-v详细地显示文件处理过程：用功能字母x解压文件的过程或存档文件的过程-f Arch 用Arch作为存档或恢复文件的档案文件-x从磁带中解压（恢复）文件；如果没有指定，默认对整条磁带址的特殊的表；模块所声明的任何全局符号都成为内核符号表的一部分；内核符号表出于内核代码段的_ksymtab,其开始地址和结束地址由C编译器所产生的两个符号来指定:_start_ksymtab和_stop_ksymtab从文件/proc/ksyms中以文本的方式读取内存地址符号名称【所属模块】模块引用计数：计数器存放在module对象的ecount域；当开始执行模块操作时，递增计数器；在操作结束时，递减这个计数器；维护三个宏__MOD_INC_USE_COUNT模块计数+1__MOD_DEC_USE_COUNT模块计数-1__MOD_IN_USE 计数非0时返回真；计数器的值为0时，可以卸载这个模块；计数器的当前值可以在/proc/modules(lsmod)中每一项的第三个域找到模块依赖：一个模块A引用另一个模块B所到处的符号存储管理保护模式下i386提供虚拟存储器的硬件机制i386的地址转换机制：地址总线32(36)位，物理内存4(64)GB;指令系统提供的逻辑地址为48位，虚地址空间64T虚拟内存(4G),内核空间(最高的1G字节由所有进程共享，存放内核代码和数据)和用户空间(较低的3G字节存放用户程序的代码和数据)，每个进程最大拥有3G字节私有虚存空间；地址转换(通过页表把虚存空间的一个地址转换为物理空间中的实际地址) 进程用户空间的管理每个程序经编译、链接后形成的二进制映像文件有一个代码段和数据段进程运行是须有独占的堆栈空间进程用户空间linux把进程的用户空间划分为一个个区间，便于管理；一个进程的用户地址空间按主要由mm_struct和vm_area_structts结构来描述；mm_struct结构对进程整个用户空间进行描述;vm_area_structs结构对用户空间中各个区间(简称虚存区)进行描述mm_struct结构首地址在task_struct成员项mm中：struct mm_struct*mminclude/linux/sched.ccount(对mm_struct结构的引用进行计数。
操作系统实验
操作系统实验操作系统实验是计算机科学与技术领域非常重要的一门实验课程。
通过操作系统实验，学生可以深入了解操作系统的基本原理和实践技巧，掌握操作系统的设计和开发方法。
本文将介绍操作系统实验的一般内容和实验室环境要求，并详细说明一些常见的操作系统实验内容。
一、实验内容1. 实验环境搭建：操作系统实验通常在实验室中进行。
为了完成实验，学生需要搭建一个操作系统实验环境。
实验环境通常由一个或多个计算机节点组成，每个计算机节点需要安装操作系统实验所需要的软件和驱动程序。
2. 操作系统整体结构分析：学生首先需要通过文献研究和课堂学习，了解操作系统的整体结构和基本原理。
在实验中，学生需要分析和理解操作系统的各个模块之间的功能和相互关系。
3. 进程管理实验：进程是操作系统中最基本的运行单位。
在这个实验中，学生可以通过编写程序并使用系统调用来实现进程的创建、销毁和调度。
学生需要熟悉进程状态转换和调度算法，理解进程间通信和同步机制。
4. 内存管理实验：内存管理是操作系统中非常重要的一个模块。
学生需要实现虚拟内存管理、页面置换算法以及内存分配和回收策略。
通过这个实验，学生可以深入了解虚拟内存管理的原理和实际应用。
5. 文件系统实验：文件系统是操作系统中负责管理文件和目录的模块。
在这个实验中，学生需要实现基本的文件系统功能，如文件的创建、读取和修改。
学生还可以实现进程间的文件共享和保护机制。
6. 设备管理实验：设备管理是操作系统中与硬件设备交互的一个重要模块。
在这个实验中，学生需要实现设备的初始化、打开和关闭功能。
学生还可以实现设备驱动程序，完成对硬件设备的控制。
二、实验室环境要求1. 计算机硬件：实验室需要配备一定数量的计算机节点。
每个计算机节点需要具备足够的计算能力和内存容量，以满足操作系统实验的要求。
2. 操作系统软件：实验室中的计算机节点需要安装操作系统软件，通常使用Linux或者Windows操作系统。
此外，还需要安装相关的开发工具和编程语言环境。
《操作系统》课程实验内容和实验要求
实验内容和实验要求实验1:安装Linux系统(4学时)目的:1.学会在操作系统安装之前,根据硬件配置情况,制订安装计划。
2.学会在安装多操作系统前,利用硬盘分区工具(如PQMagic)为Linux准备分区。
3.学会Linux操作系统的安装步骤和简单配置方法。
4.学会Linux系统的启动、关闭步骤,初步熟悉Linux系统的用户界面。
内容:1.安装并使用硬盘分区工具(如PQMagic),为Linux准备好分区。
2.安装Linux系统(如红旗Linux桌面版)。
3.配置Linux系统运行环境。
4.正确地启动、关闭系统。
5.对图形界面进行一般操作。
要求:1.制订安装计划。
2.如果在机器上已安装了Windows系统,而且没有给Linux预备硬盘分区,则安装硬盘分区工具(如PQMagic),运行它,为Linux划分出一块“未分配”分区。
3.在光驱中放入Linux系统安装盘,启动系统。
按照屏幕提示,选择/输入相关参数,启动安装过程。
4.安装成功后,退出系统,取出安装盘。
重新开机,登录Linux系统。
5.对Linux系统进行配置,如显示设备、打印机等。
6.利用鼠标对图形界面进行操作。
说明:1.本实验应在教师的授权和指导下进行,不可擅自操作,否则可能造成原有系统被破坏。
2.如条件不允许每个学生亲自安装,可采用分组进行安装或课堂演示安装的方式。
实验2:Linux 应用及shell编程(4学时)目的:1.掌握Linux一般命令格式和常用命令。
2.学会使用vi编辑器建立、编辑文本文件。
3.了解shell的作用和主要分类。
4.学会bash脚本的建立和执行方式。
5.理解bash的基本语法。
6.学会编写简单的shell脚本。
内容:1.正确地登录和退出系统。
2.熟悉使用date,cal等常用命令。
3.进入和退出vi。
利用文本插入方式建立一个文件。
4.学会用gcc编译器编译C程序。
5.建立shell脚本并执行它。
6.学会使用shell变量和位置参数、环境变量。
操作系统实验指导书(新)
目录实验一 WINDOWS进程初识 (3)1、实验目的 (3)2、实验内容和步骤 (3)3、实验结论 (5)4、程序清单 (5)实验二进程管理 (6)背景知识 (6)1、实验目的 (12)2、实验内容和步骤 (12)3、实验结论 (16)4、程序清单................... 错误！未定义书签。
实验三进程同步的经典算法 .. (17)背景知识 (17)1、实验目的 (19)2、实验内容和步骤 (19)3、实验结论 (22)4、程序清单................... 错误！未定义书签。
实验四存储管理 (23)背景知识 (23)1、实验目的 (31)2、实验内容和步骤 (31)3、实验结论 (48)4、程序清单................... 错误！未定义书签。
实验五文件和设备管理 (49)背景知识 (49)1、实验目的 (53)2、实验内容与步骤............. 错误！未定义书签。
3、实验结论................... 错误！未定义书签。
实验一WINDOWS进程初识1、实验目的（1）学会使用VC编写基本的Win32 Consol Application （控制台应用程序)。
（2）掌握WINDOWS API的使用方法。
（3）编写测试程序，理解用户态运行和核心态运行。
2、实验内容和步骤（1）编写基本的Win32 Consol Application步骤1：登录进入Windows，启动VC++ 6.0。
步骤2：在“FILE”菜单中单击“NEW”子菜单，在“projects”选项卡中选择“Win32 Consol Application”,然后在“Project name”处输入工程名，在“Location”处输入工程目录。
创建一个新的控制台应用程序工程。
步骤3：在“FILE”菜单中单击“NEW”子菜单，在“Files”选项卡中选择“C++ Source File”, 然后在“File”处输入C/C++源程序的文件名。
《操作系统》课程实验报告
《操作系统》课程实验报告一、实验目的本次《操作系统》课程实验的主要目的是通过实际操作和观察，深入理解操作系统的工作原理、进程管理、内存管理、文件系统等核心概念，并掌握相关的操作技能和分析方法。
二、实验环境1、操作系统：Windows 10 专业版2、开发工具：Visual Studio Code3、编程语言：C/C+＋三、实验内容（一）进程管理实验1、进程创建与终止通过编程实现创建新进程，并观察进程的创建过程和资源分配情况。
同时，实现进程的正常终止和异常终止，并分析其对系统的影响。
2、进程同步与互斥使用信号量、互斥锁等机制实现进程之间的同步与互斥。
通过模拟多个进程对共享资源的访问，观察并解决可能出现的竞争条件和死锁问题。
（二）内存管理实验1、内存分配与回收实现不同的内存分配算法，如首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法。
观察在不同的内存请求序列下，内存的分配和回收情况，并分析算法的性能和优缺点。
2、虚拟内存管理研究虚拟内存的工作原理，通过设置页面大小、页表结构等参数，观察页面的换入换出过程，以及对系统性能的影响。
（三）文件系统实验1、文件操作实现文件的创建、打开、读取、写入、关闭等基本操作。
观察文件在磁盘上的存储方式和文件系统的目录结构。
2、文件系统性能优化研究文件系统的缓存机制、磁盘调度算法等，通过对大量文件的读写操作，评估不同优化策略对文件系统性能的提升效果。
四、实验步骤（一）进程管理实验步骤1、进程创建与终止（1）使用 C/C+＋语言编写程序，调用系统函数创建新进程。
（2）在子进程中执行特定的任务，父进程等待子进程结束，并获取子进程的返回值。
（3）通过设置异常情况，模拟子进程的异常终止，观察父进程的处理方式。
2、进程同步与互斥（1）定义共享资源和相关的信号量或互斥锁。
（2）创建多个进程，模拟对共享资源的并发访问。
（3）在访问共享资源的关键代码段使用同步机制，确保进程之间的正确协作。
（4）观察并分析在不同的并发情况下，系统的运行结果和资源竞争情况。
操作系统实验四存储管理
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
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。
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
2、教师批改学生实验报告应在学生提交实验报告10日内。
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操作系统
实验报告
学号：
姓名：
提交日期：
成绩：
内蒙古大学计算机学院
实验四进程管理
一、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；
二、实验内容
1. 进程的创建；
2. 进程的控制；
3. 进程并发执行结果分析；
三、主要实验步骤
1. 编制一段程序，使用系统调用fork()创建两个子进程，在此程序运行时，系
统中就有一个父进程和两个子进程在活动。
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和子符c。
试观察、记录并分析屏幕上进程调度的情况。
若在程序中使用系统调用nice()来改变各进程的优先级，会出现什么现象？
（1）使用vi创建forktest.c源文件
（2）编写程序
（3）保存程序并退出
（4）使用gcc编译源文件生成可执行文件forktest
（5）执行文件，输入./forktest回车
（6）结果分析
2. 编制一段程序要求父进程创建子进程，在子进程中分别用exec函数与system
函数执行“dir -a”。
并分析其区别。
3. 分析以下程序框架，修改并上机运行后回答下列问题。
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
V oid main()
{①
pid=fork();
②
if(pid==0){
........
sleep(3);
..........
printf("ddd\n");
exit(0);
}
else
{
............
sleep(7);
...........
printf("aaa\n");
wait(0);
printf("bbb\n");
}
printf("ccc\n");
}
（1）可能有几种输出结果并写出？并加以简单说明。
（2）编程修改程序执行顺序，强制父进程结果先于子进程输出.
gcc -Wall –g –o test test.c回车。
（3）编程修改程序如何使“ccc”输出两次？
（4）讨论printf("ccc\n");分别放在程序中①、②位置时的输出结果并说明原因。
四、自主实验内容
1. 按照上面所给出的步骤进行实验，记录实验结果，撰写实验报告。