物理存储器与进程逻辑地址空间的管理

操作系统 实 验 报 告 课程名称 操作系统实验 课程编号 0906553 实验项目名称 物理存储器与进程逻辑地址空间的管理 学号 2012061216 年级 2012级 姓名 吕梦瑶 专业 计算机科学与技术

学生所在学院 计算机科学与技术 指导教师 王勇 实验室名称地点 21#427

哈尔滨工程大学 计算机科学与技术学院 第七讲 物理存储器与进程逻辑地址空间的管理 一、实验概述 1. 实验名称 物理存储器与进程逻辑地址空间的管理 2. 实验目的 (1) 通过查看物理存储器的使用情况，并练习分配和回收物理内存，从而掌握物理存储器的管理方法。 (2) 通过查看进程逻辑地址空间的使用情况，并练习分配和回收虚拟内存，从而掌握进程逻辑地址空间的管理方法。 3. 实验类型 验证型 4. 实验内容 （1）准备实验 （2）阅读控制台命令“pm”相关的源代码，并查看其执行的结果 （3）阅读控制台命令“vm”相关的源代码，并查看其执行的结果 （4）在系统进程中分配虚拟页和释放虚拟页 （5）在应用程序进程中分配虚拟页和释放虚拟页 二、实验环境 WinXP OS Lab c语言 三、实验过程 1.实验流程图 绘制MiAllocateAnyPages函数的流程图 绘制 MiFreePages函数的流程图 2. 需要解决的问题及解答案。 (1)按F10单步调试MiAllocateAnyPages函数的执行过程，尝试回答下面的问题： ①本次分配的物理页的数量是多少？分配的物理页的页框号是多少？ 答：本次分配的物理页的数量是1，分配的物理页的页框号是0x409. ② 物理页是从空闲页链表中分配的？还是从零页链表中分配的？ 答：物理页是从空闲页链表中分配的. ③哪一行语句减少了空闲页的数量？哪一行语句将刚刚分配的物理页由空闲状态修改为忙状态？ 答：第226行MiFreePageListHead = MiGetPfnDatabaseEntry(Pfn)->Next;和第227MiFreePageCount--;减少了空闲页的数量，第229行将刚刚分配的物理页由空闲状态修改为忙状态. ④绘制MiAllocateAnyPages函数的流程图。 见实验流程图 （2）按F10单步调试MiFreePages函数的执行过程，尝试回答下面的问题： ① 本次释放的物理页的数量是多少？释放的物理页的页框号是多少？释放的物理页是之前分配的物理页吗？ 答：本次释放的物理页的数量是1，释放的物理页的页框号0x409，释放的物理页是之前分配的物理页. ② 释放的物理页是被放入了空闲页链表中？还是零页链表中？ 答：释放的物理页被放入了空闲页链表中。 ③绘制 MiFreePages函数的流程图。 见实验流程图

（3）按F10单步调试MmAllocateVirtualMemory函数的执行过程，尝试回答下面的问题： ① 分配的虚拟页的起始地址是多少？分配的虚拟页的数量是多少？它们和参数BaseAddress和RegionSize初始化的值有什么样的关系？ 答：分配的虚拟页的起始地址是0xa0003000，分配的虚拟页的数量是1，BaseAddress和RegionSize初始化的值是期望保留或者提交的地址区域的起始地址和大小。 ② 分配虚拟页的同时有为虚拟页映射实际的物理页吗？这是由哪个参数决定的？ 答：分配虚拟页的同时有为虚拟页映射实际的物理页，这是由第三个参数AllocationType决定的。 ③ 分配的虚拟页是在系统地址空间（高2G）还是在用户地址空间（低2G）？这是由哪个参数决定的？ 答：分配的虚拟页是在系统地址空间（高2G），这是由第四参数SystemVirtual决定的。 ④ 参考MiReserveAddressRegion函数的定义和注释，说明该函数的功能。 答： MiReserveAddressRegion函数的功能是保留一段虚拟地址区域。 （4）按F10单步调试MmFreeVirtualMemory函数的执行过程，尝试回答下面的问题： ① 本次释放的虚拟地址是多少？释放的虚拟页是之前分配的虚拟页吗？ 答：本次释放的虚拟地址是0xa0003000，是之前分配的虚拟页。 ② 参考MiFindReservedAddressRegion函数、MiFreeAddressRegion函数和MiDecommitPages函数的定义和注释，说明这些函数的功能。 答： MiFindReservedAddressRegion函数用于查找已保留地址区域，如果目标区域非已保留区域则返回失败，MiFreeAddressRegion函数用于释放已保留地址区域和MiDecommitPages 函数用于释放映射在连续虚拟页框上的物理页框。 （5）按F10单步调试MmAllocateVirtualMemory函数的执行过程，要求给出监视窗口BaseAddress和RegionSize个变量前后变化截图界面。

（6）按F10单步调试MmFreeVirtualMemory函数的执行过程，要求给出监视窗口BaseAddress和RegionSize个变量前后变化截图界面。 3. 程序运行时的初值和运行结果 （1）阅读控制台命令“pm”相关的源代码，并查看其执行的结果 创建的EOS Kernel项目，生成后调试。输入命令“pm”。

（2）分配物理页和释放物理页 使用pm.c文件中ConsoleCmdPhysicalMemory函数的函数体替换ke/sysproc.c文件中ConsoleCmdPhysicalMemory函数的函数体。 生成后调试。输入命令“pm”。

调试分配物理页和释放物理页： （3）阅读控制台命令“vm”相关的源代码，并查看其执行的结果

在EOS控制台中输入命令“pt”后按回车。“pt”命令可以输出当前系统中的进程列表，其中系统进程的ID为1。

在EOS控制台中输入命令“vm 1”后按回车

执行控制台命令“vm”，查看当创建了一个应用程序进程后，系统进程和应用程序进程中虚拟地址描述符的信息： 将本实验文件夹中的LoopApp.exe文件添加到软盘镜像的根目录中，在EOS控制台中输入命令“A:\LoopApp.exe”后按回车。 按Ctrl+F2切换到“Console-2”，然后输入命令“pt”后按回车 输入命令“vm 1”后按回车 输入命令“vm 31”后按回车 （4）在系统进程中分配虚拟页和释放虚拟页 使用vm.c文件中ConsoleCmdVM函数的函数体替换ke/sysproc.c文件中ConsoleCmdVM函数的函数体。生成后调试。 在EOS控制台中输入命令“vm 1”后按回车。命令执行的结果会同时转储在“输出”窗口中.

骤调试分配虚拟页和释放虚拟页的过程： 在EOS控制台中输入命令“vm 1”后按回车。 （5）在应用程序进程中分配虚拟页和释放虚拟页 修改代码。运行10s内执行命令“vm 31”，10s后再次执行命令“vm 31”。

4.原代码及注释 #include "EOSApp.h" #define N 10000 //定义等待时间 10S=100000ms INT *d; int main() { /* 调用API函数VirtualAlloc，分配一个整型变量所需的空间，并使用一个整型变量的指针指向这个空间。*/ if(d = VirtualAlloc(0,sizeof(int),MEM_RESERVE|MEM_COMMIT)) { printf("Allocated %d bytes virtual memory of 0x%x\n",sizeof(int),d); printf("\n"); /* 修改整型变量的值为0xFFFFFFFF。在修改前输出整型变量的值，在修改后再输出整型变量的值*/ printf("virtual memory original value:0x%x\n",*d); *d = 0xFFFFFFFF; printf("\n"); printf("virtual memory new value:0x%x\n",*d); printf("\n"); printf("Wait for 10 seconds"); printf("\n"); Sleep(N); /* 调用API函数Sleep，等待10秒钟。*/ if(VirtualFree(d,0,MEM_RELEASE)) //调用API函数VirtualFree，释放之前分配的整型变量的空间。 { printf("\n"); printf("Realease virtual memory success!"); } else { printf("\n"); printf("realease error"); } printf("\n"); printf("\nEndless loop!"); while(1) /* 进入死循环，这样应用程序就不会结束。 */ { }; } else { printf("Error!\n"); return 0; } printf("Success!\n"); return 1; } 四.实验体会 本次试验通过查看物理存储器的使用情况，练习分配和回收物理内存，我掌握物理存储器的管理方法。并且查看进程逻辑地址空间的使用情况，练习分配和回收虚拟内存，使我掌握进程逻辑地址空间的管理方法。在亲自动手过程中，我学会了如何在系统进程以及在应用程序进程中分配虚拟页和释放虚拟页，促进了我对课本中知识的理解。