虚拟内存实验报告
虚拟内存管理——操作系统课程大作业虚拟内存管理报告
2011年操作系统大作业1.虚拟内存管理实验。
在Linux环境下编写一个内核模块，分别实现如下几个函数：●static void mtest_dump_vma_list(void)：依次列出当前进程所占用的虚拟内存空间各段的读、写或执行权限。
●static void mtest_find_vma(unsigned long addr)：查找出虚拟地址addr所在的vma，并通过printk打印该段的起始地址、终止地址和段标志等信息。
●static void mtest_find_page(unsigned long addr)：找到虚拟地址addr对应的物理地址并打印。
为了测试和使用以上函数，需要在内核模块的初始化函数中创建一个名为mtest的/proc 文件。
mtest文件绑定的写函数mtest_write允许用户程序写入一串字符串：●如果写入的字符串是listvma则调用函数mtest_dump_vma_list(void)；●如果写入的字符串是findvma0xffffffff则调用函数mtest_find_vma(0xffffffff)，字符串的后几个字符是传递给函数的参数；●如果写入的字符串是findpage0xffffffff则调用函数mtest_find_page(0xffffffff)，同样字符串的后几个字符是参数。
实验要求：为了测试以上模块的正确性，需要编写一个小型的test应用程序，它打开/proc/mtest文件，并向其中写入字符串调用模块中的相关函数并给出相应的反馈信息。
知识储备：●虚拟存储空间管理的相关数据结构vm_area_struct和mm_struct●/proc文件系统的相关知识●内核模块的相关知识实验思路及过程：相关知识储备：1.可以使用/proc文件系统和pmap工具查看给定进程的内存空间和其中所包含的内存区域mmap描述的该地址空间中的全部内存区域。
内核使用内存描述符结构表示进程的地址空间，由结构体mm_struct结构体表示，定义在linux/sched.h中，同时linux操作系统采用虚拟内存技术，所有进程之间以虚拟方式共享内存。
虚拟内存机制实习报告范本
虚拟内存机制实习报告目录一：总体概述 (3)二：任务完成情况 (3)任务完成列表（Y/N） (3)具体Exercise的完成情况 (3)三：遇到的困难以及解决方法 (29)四：收获及感想 (29)五：对课程的意见和建议 (30)六：参考文献 (30)一：总体概述通过认真仔细阅读Nachos系统虚拟内存部分的源代码，理解虚拟内存的管理和应用机制，用户程序的运行逻辑，并修改源代码，达到“实现虚拟存储系统”的目标。
二：任务完成情况任务完成列表（Y/N）具体Exercise的完成情况Exercise 1: 源代码阅读Part1: 阅读code/userprog/，着重理解nachos执行用户程序的过程，以及该过程中与内存管理相关的要点。
阅读情况：用户程序执行过程：Part2: 阅读code/machine目录下的machine.h(cc)，translate.h(cc)文件和code/userprog目录下的exception.h(cc)，理解当前Nachos系统所采用的TLB机制和地址转换机制。
TLB机制和地址转换机制：Exercise 2: TLB MISS 异常处理任务：修改code/userprog目录下中的ExceptionHandler函数，使得Nachos系统可以对TLB异常进行处理（TLB异常时，Nachos系统会抛出PageFaultException，详见code/machine/）。
完成情况：关于异常处理的机理已经在Exercise1 中说明了。
因此能够对TLB异常进行处理，我们只要在判断传入的参数为TLBMISS的异常，并对其进行处理即可。
事实上，我在实际操作的时候，TLB MISS和PAGEFAULT，抛出的异常都是PageFaultException，此后再判断machine->tlb是否为空。
如果为空，则执行PagefaultFunc；否则，执行TLBmissFunc。
北大操作系统高级课程-陈向群作业-虚拟内存管理实习报告
虚拟内存管理实习报告目录内容一：总体概述 (3)内容二：任务完成情况 (3)任务完成列表（Y/N） (3)具体Exercise的完成情况 (3)内容三：遇到的困难以及解决方法 (11)内容四：收获及感想 (11)内容五：对课程的意见和建议 (11)内容六：参考文献 (11)内容一：总体概述本次lab主要是针对操作系统内存管理的学习，内存管理主要有固定分区、可变分区、页式和段式管理。
现代操作系统主要采用页式内存管理，它把用户程序地址空间划分成大小相等的部分，称为页。
内存空间按页的大小划分为大小相等的区域，称为内存块（物理页面，页框，页帧）。
以页为单位进行分配，逻辑上相邻的页，物理上不一定相邻。
虚拟内存的基本思想：每个程序拥有自己的地址空间，这个空间被分割成多个块，每一块称作一页或者页面，每一页有连续的地址范围。
这些页被映射到物理内存，但并不是所有页都必须在内存中才能运行。
当程序引用到一部分在物理内存中的地址空间时，由硬件立即执行必要的映射。
当程序引导到一部分不在物理内存中德的地址空间时，由操作系统负责将缺失的部分装入屋里内存并重新执行失效的指令。
内容二：任务完成情况任务完成列表（Y/N）Exercise1 Exercise2 Exercise3 Exercise4 Exercise5 Exercise6 Exercise7 Challange 完成情况Y Y Y Y Y Y N N具体Exercise的完成情况一、TLB异常处理目前，Nachos系统对于内存的管理是基于软件模拟的TLB机制。
其工作原理、异常处理、替换算法等方面，与分页式内存管理非常相像。
Exercise 1 源代码阅读Ø阅读code/userprog/，着重理解nachos执行用户程序的过程，以及该过程中与内存管理相关的要点。
Ø阅读code/machine目录下的machine.h(cc)，translate.h(cc)文件和code/userprog目录下的exception.h(cc)，理解当前Nachos系统所采用的TLB机制和地址转换机制。
虚拟存储器管理实验报告
淮海工学院计算机科学系实验报告书课程名：《操作系统》题目：虚拟存储器管理页面置换算法模拟实验班级：学号：姓名：一、实验目的与要求1.目的：请求页式虚存管理是常用的虚拟存储管理方案之一。
通过请求页式虚存管理中对页面置换算法的模拟，有助于理解虚拟存储技术的特点，并加深对请求页式虚存管理的页面调度算法的理解。
2.要求：本实验要求使用C语言编程模拟一个拥有若干个虚页的进程在给定的若干个实页中运行、并在缺页中断发生时分别使用FIFO和LRU算法进行页面置换的情形。
其中虚页的个数可以事先给定（例如10个），对这些虚页访问的页地址流（其长度可以事先给定，例如20次虚页访问）可以由程序随机产生，也可以事先保存在文件中。
要求程序运行时屏幕能显示出置换过程中的状态信息并输出访问结束时的页面命中率。
程序应允许通过为该进程分配不同的实页数，来比较两种置换算法的稳定性。
二、实验说明1．设计中虚页和实页的表示本设计利用C语言的结构体来描述虚页和实页的结构。
在虚页结构中，pn代表虚页号，因为共10个虚页，所以pn的取值范围是0—9。
pfn代表实页号，当一虚页未装入实页时，此项值为-1；当该虚页已装入某一实页时，此项值为所装入的实页的实页号pfn。
time项在FIFO算法中不使用，在LRU中用来存放对该虚页的最近访问时间。
在实页结构中中，pn代表虚页号，表示pn所代表的虚页目前正放在此实页中。
pfn代表实页号，取值范围（0—n-1）由动态指派的实页数n所决定。
next是一个指向实页结构体的指针，用于多个实页以链表形式组织起来，关于实页链表的组织详见下面第4点。
2．关于缺页次数的统计为计算命中率，需要统计在20次的虚页访问中命中的次数。
为此，程序应设置一个计数器count，来统计虚页命中发生的次数。
每当所访问的虚页的pfn项值不为-1，表示此虚页已被装入某实页内，此虚页被命中，count加1。
最终命中率=count/20*100%。
虚拟存储器实验Word版
安徽大学操作系统实验报告姓名：学号：实验日期：指导老师：一、实验题目虚拟存储器——模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。
一、实验目的及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。
通过本实验帮助同学理解在分页式存储管理中怎样实现虚拟存储器。
四、实验内容和步骤（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2-1。
（4）假定主存的每块长度为64个字节；现有一个共七页的作业，其中第0页至第3页已经装入主存，其余三页尚未装入主存；该作业的页表为：如果作业依次执行的指令序列为：（5）运行设计的地址转换程序，显示或打印运行结果。
虚拟存储器管理实验报告
虚拟存储器管理实验报告防灾科技学院实验报告系别灾害信息工程系专业班级0950412 学号095041219学生姓名郑平贞实验日期2011-12-8 成绩课程名称计算机操作系统实验题目虚拟存储器管理实验记录实验目的：1 理解虚拟存储器的概念2 掌握分页式存储管理地址转换和缺页中断实验环境：Windows XP VC++6.0实验内容：1 模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断2 用先进先出页面调度算法处理缺页中断实验过程：1.实验设计（1）模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。
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。
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。
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。
（2）用先进先出（FIFO）页面调度算法处理缺页中断。
FIFO 页面调度算法总是淘汰该作业中最先进入主存的那一页，因此可以用一个数组来表示该作业已在主存的页面。
假定作业被选中时，把开始的m 个页面装入主存，则数组的元素可定为m 个。
2.程序代码：(1)模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。
操作系统管理_-_虚拟存储器_实验报告_代码
淮海工学院计算机工程学院实验报告书课程名：《操作系统原理》题目：虚拟存储器班级：学号：姓名：评语：成绩：指导教师：批阅时间：年月日一、目的与要求（一）目的由于超大规模集成电器电路（ＶＬＳＩ）技术的发展，使存贮器的容量不断扩大，价格大幅度下降。
但从应用角度看，存贮器的容量和成本总会受到一定的限制。
所以，提高存贮器的使用效率始终是操作系统研究的重要课题之一，虚拟存贮器技术是用来扩大主存容量的一种重要的方法。
本实习要求学生独立地用高级语言编写几个常用的存贮器分配算法，并能设计一个存贮管理的模拟程序，能对各种算法进行分析比较，评测其性能优劣，从而加深对这些算法的了解。
（二）要求为了比较真实地模拟存贮器管理，可预先生成一个大致符合实际情况的指令地址流。
然后，通过模拟这样一种指令序列的执行来计算和分析比较各种算法的访问命中率。
二、示例１．题目本示例给出采用页式分配存贮器管理方案，并通过分析、计算不同页面淘汰算法情况下的访问命中率来比较各种算法的优劣，另外也考虑改变页面尺寸大小和实际存贮器容量对计算结果的影响，从而可为选择好的算法、合适的页面尺寸和存贮器实际容量提供依据。
本程序是按下述原则生成指令序列的：（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。
示例中选用最佳淘汰算法（OPT）和最近最少使用页面淘汰算法（ＬＲＵ）计算页面命中率。
公式为：页面失败次数命中率＝１－───────页地址流长度假定虚拟存贮容量为３２Ｋ，页面尺寸从１Ｋ到８Ｋ，实存容量从４页到３２页。
２.算法与框图（１）最佳淘汰算法（ＯＰＴ）。
这是一种理想的算法，可用来作为衡量其他算法优劣的依据，在实际系统中是难以实现的，因为它必须先知道指令的全部地址流。
由于本示例中已生成了全部地址流，故可计算最佳命中率。
该算法的准则是淘汰已满页表中以后不再访问或是最迟访问的页。
这就要求将页表中的页逐个与后继指令访问的所有页比较，如后继指令不再访问此页，则把此页淘汰，不然得找出后继指令中最迟访问的页面予以淘汰。
虚存管理实验报告
一、实验目的1. 理解虚存管理的概念、原理及其在操作系统中的作用；2. 掌握虚存管理的几种常用页面置换算法；3. 熟悉虚拟存储器的工作过程，包括地址转换、页面调入/调出等；4. 通过实验加深对虚存管理技术的理解和应用。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3.83. 虚拟存储器管理模拟程序：自行编写三、实验内容1. 虚存管理概述1.1 虚存管理的概念：虚存管理是操作系统内存管理的一个重要组成部分，通过虚拟存储技术，使得应用程序可以使用比实际物理内存更大的存储空间。
1.2 虚存管理的原理：虚存管理通过将程序的逻辑地址空间划分为若干个页面，并将这些页面映射到物理内存的页面中，实现逻辑地址空间与物理内存的映射。
2. 页面置换算法2.1 先进先出（FIFO）算法：FIFO算法是最简单的页面置换算法，按照页面进入内存的顺序进行置换。
2.2 最近最久未使用（LRU）算法：LRU算法将最近最久未使用的页面置换出内存。
2.3 Clock算法：Clock算法是对LRU算法的改进，通过使用一个指针来指示下一个要被置换的页面。
3. 虚拟存储器工作过程3.1 地址转换：当应用程序访问逻辑地址时，CPU将产生一个虚拟地址，操作系统通过地址转换将虚拟地址转换为物理地址。
3.2 页面调入/调出：当访问的页面不在内存中时，操作系统需要将一个页面从内存中调出，并将需要访问的页面调入内存。
4. 实验步骤4.1 编写模拟程序：编写一个模拟虚拟存储器管理的程序，实现页面置换算法、地址转换等功能。
4.2 生成指令地址流：产生一个需要访问的指令地址流，包括顺序执行的指令、均匀分布在前地址部分的指令、均匀分布在后地址部分的指令。
4.3 运行模拟程序：运行模拟程序，观察页面置换过程、地址转换过程以及内存使用情况。
4.4 分析实验结果：分析实验结果，比较不同页面置换算法的性能，分析虚拟存储器在内存使用上的优势。
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虚拟内存实验报告
虚拟内存实验报告
虚拟内存是现代计算机系统中的一个重要概念，它通过将计算机内存中的数据暂时存储到硬盘上，以扩展计算机的可用内存空间。
在这个实验报告中，我将分享我对虚拟内存的实验以及对其性能影响的观察和分析。
实验背景
在计算机系统中，内存是一种宝贵的资源。
当计算机运行的程序需要更多内存空间时，如果内存不足，就会导致系统变慢甚至崩溃。
虚拟内存的出现解决了这个问题，它将部分数据存储到硬盘上，以释放内存空间，从而提供更大的可用内存。
实验过程
为了深入了解虚拟内存的工作原理以及对计算机性能的影响，我进行了一系列实验。
首先，我使用了一台配备了4GB内存的计算机，并运行了一些占用内存较大的程序。
在运行这些程序之前，我使用了系统监测工具来记录计算机的内存使用情况。
实验结果
通过实验，我观察到虚拟内存的引入对计算机性能产生了显著的影响。
当计算机内存不足时，系统会将一部分数据存储到硬盘上的虚拟内存中。
这样做虽然扩展了可用内存空间，但也导致了一些性能问题。
首先，虚拟内存的使用会导致计算机的响应速度变慢。
当程序需要访问硬盘上的虚拟内存时，由于硬盘的读写速度相对较慢，会造成明显的延迟。
这使得计算机的操作变得迟缓，用户体验下降。
其次，虚拟内存的使用也会增加计算机的磁盘负载。
由于虚拟内存需要频繁地
读写硬盘，这会导致硬盘的工作负载增加，可能会影响到其他正在进行的任务。
在我的实验中，我观察到当虚拟内存使用较多时，计算机的磁盘活动明显增加，导致其他任务的执行速度下降。
另外，虚拟内存的使用还会占用硬盘空间。
虽然虚拟内存可以提供更大的可用
内存空间，但它需要占用硬盘的一部分空间来存储数据。
在我的实验中，我观
察到虚拟内存的使用导致硬盘空间的消耗增加，这可能会对计算机的存储能力
产生一定的限制。
实验结论
通过这些实验观察和分析，我得出了以下结论：
1. 虚拟内存的引入可以扩展计算机的可用内存空间，但也会导致计算机性能下降。
2. 虚拟内存的使用会增加计算机的响应延迟，使计算机操作变得迟缓。
3. 虚拟内存的使用会增加计算机的磁盘负载，可能导致其他任务的执行速度下降。
4. 虚拟内存的使用会占用硬盘空间，可能对计算机的存储能力产生一定的限制。
建议与展望
虚拟内存在现代计算机系统中发挥着重要的作用，但它也带来了一些性能问题。
为了优化计算机的性能，可以采取以下措施：
1. 增加物理内存：增加计算机的物理内存可以减少虚拟内存的使用，提高计算
机的性能。
2. 优化程序设计：合理设计程序，减少对内存的占用，可以降低虚拟内存的使
用。
3. 使用高速硬盘：选择读写速度较快的硬盘，可以减少虚拟内存的读写延迟，
提高计算机的响应速度。
未来，随着计算机技术的不断发展，虚拟内存的性能问题可能会得到更好的解决。
通过优化算法和硬件设备，我们有望进一步提高计算机的性能，提供更好
的用户体验。
总结
通过这次虚拟内存的实验，我对其工作原理以及对计算机性能的影响有了更深
入的理解。
虚拟内存的引入扩展了计算机的可用内存空间，但也带来了一些性
能问题。
通过合理优化计算机系统和程序设计，我们可以减少虚拟内存的使用，提高计算机的性能。
未来，虚拟内存的进一步发展将为计算机系统带来更大的
性能提升。