实验3内存管理
内存管理实验报告
图 2 MEM_COMMIT
图 3 MEM_RELEASE
操作系统实验——内存管理
计算机 B 班 吴为丹 033511081
图 4 LOCK
图 5 UNLOCK
图 6 MEM_RESET
图 7 MEM_TOP_DOWN 操作失败
d) 有以下几种情况时,操作没有进行,要求释放内存而没有已经分配的内存;要求回 收内存而没有已经保留或分配的内存;要求加锁而没有已经分配的内存;要求解锁而没 有已经加锁的内存。如图 3、图 4 和图 5 所示。
z 实验改进
增加内存分配的类型,如 MEM_TOP_DOWN、MEM_RESET,增加保护级别的类型,如 PAGE_GUARD、PAGE_NOACCESS、PAGE_NOCACHE,运行结果正常,如上图所示。
8) WaitForMultipleObjects 函数功能:当满足下列条件之一时返回:(1)任意一个或全部指定对象处于信号态;(2)超 时。 在本实验中用于结束主程序。 函数原型:DWORD WaitForMultipleObject(DWORD ncount, CONST HANDLE *lpHandles, BOOL fWaitAll, DWORD dwMilliseconds);
// 2:释放(释放已分配内存,但仍然保留); // 3:回收(回收已分配或已保留内存);4:加锁;5:解锁 // 具体数值见数组 TYPE(main.cpp) int Protect; // 0:PAGE_READONLY;1:PAGE_READWRITE;2:PAGE_EXECUTE;
// 3:PAGE_EXECUTE_READ;4:PAGE_EXECUTE_READWRITE // 具体数值见数组 PRO(main.cpp) }; 2) 内存块 struct RESER{ //记录已保留内存 LPVOID lpvoid; DWORD size; }; struct COMMIT{ //记录已分配内存 LPVOID lpvoid; DWORD size; }; struct LOCK{ //记录已加锁内存 LPVOID lpvoid; DWORD size; }; 3. 相关 windows API 函数 1) GlobalMemoryStatus 函数功能:获得计算机系统中当前使用的物理内存和虚拟内存的信息 函数原型:VOID GlobalMemoryStatus (LPMEMORYSTATUS lpBuffer); 函数参数:lpBuffer 是指向 MEMORYSTATUS 结构的指针,_MEMORYSTATUS 结构用来存 储系统内存信息,具体内容见下文“相关数据结构”。 返回值:无(在结构变量中)
(完整word版)操作系统实验-内存管理
广州大学学生实验报告开课学院及实验室:计算机科学与工程实验室 2015 年 11月 29 日实验课操作系统实验成绩程名称实验项实验3 内存管理指导老师目名称一、实验目的通过模拟实现请求页式存储管理的几种基本页面置换算法,了解虚拟存储技术的特点,掌握虚拟存储请求页式存储管理中几种基本页面置换算法的基本思想和实现过程,并比较它们的效率。
二、实验内容1、常用页面置换算法模拟实验设计一个虚拟存储区和内存工作区,并使用下述算法计算访问命中率。
1)、最佳淘汰算法(OPT)2)、先进先出的算法(FIFO)3)、最近最久未使用算法(LRU)4)、最不经常使用算法(LFU)5)、最近未使用算法(NUR)命中率=1-页面失效次数/页地址流长度2、在Linux环境下利用下列系统调用malloc(),free()编写一段程序实现内存分配与回收的管理。
要求:1)、返回已分配给变量的内存地址;2)、返回释放后的内存地址;3)、释放已分配的内存空间后,返回释放内存后未使用内存的大小。
三、实验原理一、虚拟存储系统UNIX中,为了提高内存利用率,提供了内外存进程对换机制;内存空间的分配和回收均以页为单位进行;一个进程只需将其一部分(段或页)调入内存便可运行;还支持请求调页的存储管理方式。
当进程在运行中需要访问某部分程序和数据时,发现其所在页面不在内存,就立即提出请求(向CPU发出缺中断),由系统将其所需页面调入内存。
这种页面调入方式叫请求调页。
为实现请求调页,核心配置了四种数据结构:页表、页框号、访问位、修改位、有效位、保护位等。
二、页面置换算法当CPU接收到缺页中断信号,中断处理程序先保存现场,分析中断原因,转入缺页中断处理程序。
该程序通过查找页表,得到该页所在外存的物理块号。
如果此时内存未满,能容纳新页,则启动磁盘I/O将所缺之页调入内存,然后修改页表。
如果内存已满,则须按某种置换算法从内存中选出一页准备换出,是否重新写盘由页表的修改位决定,然后将缺页调入,修改页表。
内存管理实验报告
内存管理实验报告内存管理实验报告引言内存管理是计算机系统中非常重要的一部分,它负责管理计算机系统的内存资源,为程序的运行提供必要的支持。
本次实验旨在探究不同的内存管理策略对计算机系统性能的影响,以及如何优化内存管理以提高系统效率。
一、实验背景计算机系统中的内存是用于存储程序和数据的关键资源。
在多道程序设计环境下,多个程序需要共享有限的内存资源,因此需要一种有效的内存管理策略来分配和回收内存空间。
本次实验中,我们将研究并比较两种常见的内存管理策略:固定分区和动态分区。
二、实验过程1. 固定分区固定分区是将内存划分为固定大小的若干区域,每个区域可以容纳一个程序。
在实验中,我们将内存划分为三个固定大小的区域,并将三个不同大小的程序加载到内存中进行测试。
通过观察程序的运行情况和内存利用率,我们可以评估固定分区策略的优缺点。
2. 动态分区动态分区是根据程序的大小动态地分配内存空间。
在实验中,我们将使用首次适应算法来实现动态分区。
首次适应算法将按照程序的大小从低地址开始查找可以容纳该程序的空闲分区,并分配给程序使用。
通过观察动态分区策略下的内存利用率和碎片情况,我们可以评估该策略的优劣。
三、实验结果1. 固定分区在固定分区策略下,我们观察到每个程序都能够顺利运行,但是内存利用率较低。
由于每个程序都需要占用一个固定大小的分区,当程序大小与分区大小不匹配时,会出现内存浪费的情况。
此外,固定分区策略也存在无法分配较大程序的问题。
2. 动态分区在动态分区策略下,我们观察到内存利用率较高,碎片情况也较少。
由于动态分区可以根据程序的大小动态分配内存空间,因此可以更加高效地利用内存资源。
然而,动态分区策略也存在着内存分配和回收的开销较大的问题。
四、实验总结通过本次实验,我们对固定分区和动态分区两种内存管理策略进行了比较和评估。
固定分区策略适用于程序大小已知且固定的情况,但会导致内存浪费;而动态分区策略可以更加灵活地分配内存空间,但会增加内存分配和回收的开销。
北理工操作系统内存管理实验报告
实验三:内存管理班级:学号:姓名:一、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;2.熟悉虚存管理的页面淘汰算法;3.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1.设计一个请求页式存储管理方案(自己指定页面大小),并予以程序实现。
并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.页面淘汰算法采用FIFO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。
3.系统运行既可以在Windows,也可以在Linux。
三、实验流程图图1 页式存储管理程序参考流程四、实验环境硬件设备:个人计算机。
系统软件:windows操作系统,Visual C++6.0编译环境。
五、实验结果说明:模拟产生35个指令地址,随机产生20个指令地址进行排队,假设主存中共有10个工作集页帧。
将前9个指令调入内存,因为前9个指令中,页号为13的指令有两个,所以调入内存中共有8页。
此时主存中还有两个空闲帧。
此时按刚才随机顺序进行访问指令工作。
前9页因都在主存中可直接调用。
第10个随机地址为页号为5的指令,也在主存中,也可直接调用。
页号为24,3因不在主存中,需要调用进主存。
此时主存已满。
然后主存需要进行调用页号为27号的指令,因主存已满,需要执行FIFO算法,将最先进入主存的页号为30的指令调出,将27号放入第1000000帧。
以后需要调用的页面按照存在就无需调用,否则按FIFO原则进行调页工作。
六、实验感想七、实验代码#include <iostream>#include <iomanip>#include <stdlib.h>#include <time.h>#include <vector>#include <queue>//#include <algorithm>using namespace std ;#define PAGETABLE_NUM 35 //模拟进程的页表表项数量;#define AVAILABLEFRAME_NUM 10 //主存中固定工作集页帧的数量;#define RANDOMNUMBER_NUM 20 //产生随机指令地址的数量;structPageTableEntry{unsignedintFrameNum ;boolPressent ;};voidInitRandomAddr(vector<unsigned int>&RandomAddr) ;voidInitIdleFrameQueue(queue<unsigned int>&IdleFrameQueue) ;voidInitPageTable(vector<PageTableEntry>&PageTable, vector<unsigned int>&RandomAddr, queue<unsigned int>&IdleFrameQueue, queue<unsigned int>&AvtiveFrameQueue) ;voidSetPTE(PageTableEntry&PTE) ;int main(){int a ;//初始化RANDERNUMBER_NUM条随机的32位指令地址;vector<unsigned int>RandomAddr(RANDOMNUMBER_NUM) ;InitRandomAddr(RandomAddr) ;//初始化FIFS指针;vector<unsigned int>::iterator FIFS_pintor ;FIFS_pintor = RandomAddr.begin() ;//初始空闲帧队列;queue<unsigned int>IdleFrameQueue, ActiveFrameQueue ;InitIdleFrameQueue(IdleFrameQueue) ;//初始进程页表(模拟进程初始时,工作集已经使用至少10个页帧);vector<PageTableEntry>PageTable(PAGETABLE_NUM) ;InitPageTable(PageTable, RandomAddr, IdleFrameQueue, ActiveFrameQueue) ;//Testcout<<" 开始访问指令地址\n" ;vector<unsigned int>::iterator pt_RandomAddr ;for(pt_RandomAddr = RandomAddr.begin(); pt_RandomAddr != RandomAddr.end(); pt_RandomAddr++ ){unsignedintPageNum = (*pt_RandomAddr) >> 12 ;cout<<"地址:0x"<<hex<<*pt_RandomAddr<<dec<<"\t页号:"<<PageNum;if ( PageTable[PageNum].Pressent == 0 ) //该页不在主存中;{cout<<"\t该页不在主存,";if (IdleFrameQueue.empty()) //工作集空闲页帧已用完;{cout<<"执行FIFO淘汰算法\t";//FIFS算法淘汰一页;unsignedintFrame_Num ;Frame_Num = ActiveFrameQueue.front() ;ActiveFrameQueue.pop() ;PageTable[(*FIFS_pintor) >> 12].Pressent = 0 ; //标记此页已经被置换出主存;//置换进新页;PageTable[PageNum].FrameNum = Frame_Num ;PageTable[PageNum].Pressent = 1 ;ActiveFrameQueue.push(Frame_Num) ;//移动FIFS指针;FIFS_pintor++ ;}else{cout<<"调入所需页到空闲页\t";//调入当前所需的页到空闲页中;unsignedintFrame_Num ;Frame_Num = IdleFrameQueue.front() ;IdleFrameQueue.pop() ;PageTable[PageNum].FrameNum = Frame_Num ;PageTable[PageNum].Pressent = 1 ;ActiveFrameQueue.push(Frame_Num) ;}}elsecout<<"\t该页在主存";cout<<"\t帧号:"<<PageTable[PageNum].FrameNum<<endl ;}return 0 ;}voidInitRandomAddr(vector<unsigned int>&RandomAddr){cout<<" 生成随机指令地址\n" ;vector<unsigned int>::iterator pd ;srand( (unsigned)time( NULL ) );for(pd = RandomAddr.begin(); pd != RandomAddr.end(); pd++ ){//产生随机页号0~PAGETABLE_NUM - 1;unsignedint High_20 = rand() % PAGETABLE_NUM ;//产生随机偏移量0~4095 ;unsignedint Low_12 = rand() % 4096 ;unsignedintAddr = (High_20 << 12) | Low_12 ;*pd = Addr ;cout<<"随机指令地址:0x"<<setw(8)<<setfill('0') <<setiosflags(ios::uppercase | ios::fixed)<<hex<<*pd<<"\t页号:"<<dec<<High_20<<"\t偏移量:0x"<<hex<<Low_12<<dec<<endl ;}}voidInitIdleFrameQueue(queue<unsigned int>&IdleFrameQueue){//帧号从0~1048575,这里取1000000~1000016;for ( unsigned intFrameNum = 1000000; FrameNum< 1000000 + AVAILABLEFRAME_NUM; FrameNum++ )IdleFrameQueue.push(FrameNum) ;}voidInitPageTable(vector<PageTableEntry>&PageTable, vector<unsigned int>&RandomAddr, queue<unsigned int>&IdleFrameQueue, queue<unsigned int>&AvtiveFrameQueue){cout<<" 初始化页表; \n" ;for_each(PageTable.begin(), PageTable.end(), SetPTE) ;unsignedintPage_Num, Frame_Num ;for ( int count = 0; count < 9; count++){while(true){Page_Num = RandomAddr[count] >> 12 ;if ( PageTable[Page_Num].Pressent != 0 )break ;Frame_Num = IdleFrameQueue.front() ;IdleFrameQueue.pop() ;PageTable[Page_Num].FrameNum = Frame_Num ; //设置页帧号;PageTable[Page_Num].Pressent = 1 ; //标记页帧在主存中;AvtiveFrameQueue.push(Frame_Num) ; //记录活动页帧;cout<<"将模拟进程的第"<<Page_Num<<"页初始化至主存中,帧号为:"<<Frame_Num<<endl;}}cout<<endl ;}voidSetPTE(PageTableEntry&PTE){PTE.FrameNum = PTE.Pressent = 0 ; }。
内存管理实验报告
内存管理实验报告实验名称:内存管理实验目的:掌握内存管理的相关概念和算法加深对内存管理的理解实验原理:内存管理是操作系统中的一个重要模块,负责分配和回收系统的内存资源。
内存管理的目的是高效地利用系统内存,提高系统的性能和稳定性。
实验过程:1.实验环境准备本实验使用C语言编程,要求安装GCC编译器和Linux操作系统。
2.实验内容实验主要包括以下几个部分:a.基本内存管理创建一个进程结构体,并为其分配一定大小的内存空间。
可以通过C语言中的指针操作来模拟内存管理的过程。
b.连续分配内存算法实现两种连续分配内存的算法:首次适应算法和最佳适应算法。
首次适应算法是从低地址开始寻找满足要求的空闲块,最佳适应算法是从所有空闲块中选择最小的满足要求的块。
c.非连续分配内存算法实现分页和分段两种非连续分配内存的算法。
分页是将进程的虚拟地址空间划分为固定大小的页面,然后将页面映射到物理内存中。
分段是将进程的地址空间划分为若干个段,每个段可以是可变大小的。
3.实验结果分析使用实验中的算法和方法,可以实现对系统内存的高效管理。
通过比较不同算法的性能指标,我们可以选择合适的算法来满足系统的需求。
具体而言,连续分配内存算法中,首次适应算法适用于内存中有大量小碎片的情况,可以快速找到满足要求的空闲块。
最佳适应算法适用于内存中碎片较少的情况,可以保证最小的内存浪费。
非连续分配内存算法中,分页算法适用于对内存空间的快速分配和回收,但会带来一定的页表管理开销。
分段算法适用于对进程的地址空间进行分段管理,可以灵活地控制不同段的权限和大小。
实验中还可以通过性能测试和实际应用场景的模拟来评估算法的性能和适用性。
实验总结:本实验主要介绍了内存管理的相关概念和算法,通过编写相应的代码实现了基本内存管理和连续分配、非连续分配内存的算法。
通过实际的实验操作,加深了对内存管理的理解。
在实验过程中,我们发现不同算法适用于不同情况下的内存管理。
连续分配算法可以根据实际情况选择首次适应算法或最佳适应算法。
实验三内存管理命令
1.监控内存使用情况
用“free”命令监控内存使用情况:
#free
#free -b -s5
用vmstat命令监视虚拟内存使用情况:
#vmstat
2.检查和回收内容
用命令ps列出所有正在运行的程序名称、对应的进程号(PID)等信息:
#ps v
用kill命令回收泄漏的内存:
#kill -9 <PID>
2.思考:如何查看内存的使用情况?
答:在Linux下查看内存我们一般用free命令,还可以用vmstat命令监视虚拟内存使用情况,如实验1过程截图如下所示total列显示共有的可用内存(1033352kb),used列显示被使用的内存总额(305304kb),free列显示全部空闲的内存(728048kb),shared列显示多个进程共享的内存总额(0),buffers列显示磁盘缓存的当前大小(48392kb)。Swap显示交换空间的信息大小(2096472kb)和已使用空间(0)及空余空间(2096472kb)。
执行格式:vmstat
截图如下:
3、Linux命令ps、kill
命令ps,列出所有正在运行的程序名称、对应的进程号(PID)等信息
命令kill,回收泄漏的内存
执行格式:ps v
执行格式:kill -9 <PID>
截图如下:
五、实验总结
1.思考:什么是虚拟内存?
答:虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存(一个连续完整的地址空间),而实际上,它通常是被分隔成多个物理内存碎片,还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上,在需要时进行数据交换。
3.思考:回收内存的方法是什么?举例说明。
操作系统实验-存储管理
操作系统实验-存储管理操作系统实验-存储管理1、引言1.1 概述在操作系统中,存储管理是一个关键的任务。
它负责将程序和数据加载到内存中,管理内存的分配和回收,并确保不同进程之间的内存互不干扰。
本实验旨在深入了解并实践存储管理的相关概念和算法。
1.2 目的本实验的目的是让学生通过实际操作,了解存储管理的基本原理和常用算法,包括分页、分段和虚拟内存等。
通过实验,学生将学会如何实现内存分配和回收,以及处理内存碎片等问题。
1.3 实验环境- 操作系统:Windows、Linux、MacOS等- 编程语言:C、C++等2、实验步骤2.1 实验准备- 安装相应的开发环境和工具- 创建一个空白的项目文件夹,用于存放实验代码和相关文件2.2 实验一、分页存储管理- 理解分页存储管理的概念和原理- 实现一个简单的分页存储管理系统- 设计测试用例,验证分页存储管理的正确性和有效性2.3 实验二、分段存储管理- 理解分段存储管理的概念和原理- 实现一个简单的分段存储管理系统- 设计测试用例,验证分段存储管理的正确性和有效性2.4 实验三、虚拟存储管理- 理解虚拟存储管理的概念和原理- 实现一个简单的虚拟存储管理系统- 设计测试用例,验证虚拟存储管理的正确性和有效性3、实验结果分析3.1 分页存储管理结果分析- 分析分页存储管理系统的性能优缺点- 比较不同页面大小对系统性能的影响3.2 分段存储管理结果分析- 分析分段存储管理系统的性能优缺点- 比较不同段大小对系统性能的影响3.3 虚拟存储管理结果分析- 分析虚拟存储管理系统的性能优缺点- 比较不同页面置换算法对系统性能的影响4、总结与展望4.1 实验总结- 总结本次实验的收获和体会- 分析实验中遇到的问题和解决方法4.2 实验展望- 探讨存储管理领域的未来发展方向- 提出对本实验的改进意见和建议附件:无法律名词及注释:- 存储管理:操作系统中负责管理内存的任务,包括内存分配、回收和管理等功能。
操作系统实验3-动态分区存储管理
实验三动态分区存储管理一:实验目的了解动态分区存储管理方式中的数据结构和分配算法,加深对动态分区存储管理方式及其实现技术的理解。
二:实验内容用C语言或Pascal语言分别实现采用首次适应算法和最佳适应算法的动态分区分配过程Allocate()和回收过程Free()。
其中,空闲分区采用空闲分区链来组织,内存分配时,优先使用空闲区低地址部分的空间。
三:实验类别动态分区存储管理四:实验类型模拟实验五:主要仪器计算机六:结果和小结七:程序#include<stdio.h>#include<time.h>#include<stdlib.h>#define SIZE 640 // 内存初始大小#define MINSIZE 5 // 碎片最小值struct memory{struct memory *former;//前向指针int address;//地址int num;//作业号int size;//分配内存大小int state;//状态0表示空闲,1表示已分配struct memory *next;//后向指针}linklist;void intmemory()// 初始化空闲分区链{memory *p=(memory *)malloc(sizeof(memory));// 分配初始分区内存p->address=0;// 给首个分区赋值p->size=SIZE;p->state=0;p->num=-1;p->former=&linklist;p->next=NULL;linklist.former=NULL;// 初始化分区头部信息linklist.next=p;}int firstFit(int num, int size)// 首次适应算法{memory *p = linklist.next;while(p != NULL){if(p->state == 0 && p->size >= size) // 找到要分配的空闲分区{if(p->size - size <= MINSIZE)// 整块分配{p->state = 1;p->num = num;}else // 分配大小为size的区间{memory *node=(memory *)malloc(sizeof(memory));node->address=p->address + size;node->size=p->size-size;node->state=0;node->num=-1;// 修改分区链节点指针node->former=p;node->next=p->next;if(p->next !=NULL){p->next->former=node;}p->next = node;// 分配空闲区间p->size = size;p->state = 1;p->num = num;}printf("内存分配成功!\n");return 1;}p = p->next;}printf("找不到合适的内存分区,分配失败...\n");return 0;}int bestFit(int num, int size)// 最佳适应算法{memory *tar=NULL;int tarSize=SIZE + 1;memory *p=linklist.next;while(p!=NULL){if(p->state==0 && p->size >= size && p->size < tarSize) //寻找最佳空闲区间{tar=p;tarSize=p->size;}p=p->next;}if(tar!=NULL){if(tar->size - size <= MINSIZE) //找到要分配的空闲分区{tar->state = 1;// 整块分配tar->num=num;}else // 分配大小为size的区间{memory *node = (memory *)malloc(sizeof(memory));node->address = tar->address + size;node->size = tar->size - size;node->state = 0;node->num = -1;// 修改分区链节点指针node->former = tar;node->next = tar->next;if(tar->next != NULL){tar->next->former = node;}tar->next = node;// 分配空闲区间tar->size = size;tar->state = 1;tar->num = num;}printf("内存分配成功!\n");return 1;} else{// 找不到合适的空闲分区printf("找不到合适的内存分区,分配失败!!\n");return 0;}}int freememory(int num)// 回收内存{int flag=0;memory *p=linklist.next, *pp;while(p!=NULL){if(p->state==1 && p->num==num){flag = 1;if((p->former!= &linklist && p->former->state == 0) && (p->next != NULL && p->next->state == 0)){// 情况1:合并上下两个分区// 先合并上区间pp=p;p=p->former;p->size+=pp->size;p->next=pp->next;pp->next->former=p;free(pp);// 后合并下区间pp=p->next;p->size+=pp->size;p->next=pp->next;if(pp->next!=NULL){pp->next->former=p;}free(pp);}else if((p->former==&linklist || p->former->state==1)&& (p->next!=NULL&&p->next->state ==0)) {// 情况2:只合并下面的分区pp=p->next;p->size+=pp->size;p->state=0;p->num=-1;p->next=pp->next;if(pp->next!= NULL){pp->next->former=p;}free(pp);}else if((p->former!=&linklist&&p->former->state==0)&& (p->next==NULL || p->next->state==1)) {// 情况3:只合并上面的分区pp=p;p=p->former;p->size+=pp->size;p->next=pp->next;if(pp->next != NULL) {pp->next->former = p;}free(pp);}else{// 情况4:上下分区均不用合并p->state=0;p->num=-1;}}p=p->next;}if(flag==1){// 回收成功printf("内存分区回收成功...\n");return 1;}else{// 找不到目标作业,回收失败printf("找不到目标作业,内存分区回收失败...\n");return 0;}}// 显示空闲分区链情况void showmemory(){printf(" 当前的内存分配情况如下:\n");printf("*********************************************\n");printf(" 起始地址| 空间大小| 工作状态| 作业号\n");memory *p=linklist.next;while(p!=NULL){printf("******************************************\n");printf("**");printf("%5d k |", p->address);printf("%5d k |", p->size);printf(" %5s |", p->state == 0 ? "0" : "1");if(p->num > 0) {printf("%5d ", p->num);} else {printf(" ");}p = p->next;}}int main(){int option, ope, num, size;// 初始化空闲分区链intmemory();// 选择分配算法l1: while(1){printf("***************************************\n");printf("请选择要模拟的分配算法:\n1表示首次适应算法\n2表示最佳适应算法\n");printf("***************************************\n");scanf("%d", &option);system("cls");if(option==1) {printf("你选择了首次适应算法,下面进行算法的模拟\n");break;} else if(option==2) {printf("你选择了最佳适应算法,下面进行算法的模拟\n");break;}else {printf("错误:请输入0/1\n\n");}}// 模拟动态分区分配算法while(1){printf("\n");printf("*********************************************\n");printf("1:分配内存\n 2:回收内存\n 3:返回上一级菜单\n\n");printf("*********************************************\n");scanf("%d", &ope);system("cls");if(ope==0) break;if(ope==1){// 模拟分配内存printf("请输入作业号:");scanf("%d", &num);printf("请输入需要分配的内存大小(KB):");scanf("%d", &size);if(size<=0){printf("错误:分配内存大小必须为正值\n");continue;}// 调用分配算法if(option==0){firstFit(num, size);}else{bestFit(num, size);}// 显示空闲分区链情况showmemory();}else if(ope==2){// 模拟回收内存printf("请输入要回收的作业号:");scanf("%d", &num);freememory(num);// 显示空闲分区链情况showmemory();}else if(ope==3){goto l1;}else{printf("错误:请输入0/1/2\n");}}printf("分配算法模拟结束\n");return 0;}。
操作系统实验-内存管理
操作系统实验-内存管理操作系统实验内存管理在计算机系统中,内存管理是操作系统的核心任务之一。
它负责有效地分配和管理计算机内存资源,以满足各种程序和进程的需求。
通过本次操作系统实验,我们对内存管理有了更深入的理解和认识。
内存是计算机用于存储正在运行的程序和数据的地方。
如果没有有效的内存管理机制,计算机系统将无法高效地运行多个程序,甚至可能会出现内存泄漏、内存不足等严重问题。
在实验中,我们首先接触到的是内存分配策略。
常见的内存分配策略包括连续分配和离散分配。
连续分配是将内存空间视为一个连续的地址空间,程序和数据被依次分配到连续的内存区域。
这种方式简单直观,但容易产生内存碎片,降低内存利用率。
离散分配则将内存分成大小相等或不等的块,根据需求进行分配。
其中分页存储管理和分段存储管理是两种常见的离散分配方式。
分页存储管理将内存空间划分为固定大小的页,程序也被分成相同大小的页,通过页表进行映射。
分段存储管理则根据程序的逻辑结构将其分成不同的段,如代码段、数据段等,每个段有不同的访问权限和长度。
接下来,我们研究了内存回收算法。
当程序不再使用分配的内存时,操作系统需要回收这些内存以便再次分配。
常见的内存回收算法有首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法。
首次适应算法从内存的起始位置开始查找,找到第一个满足需求的空闲区域进行分配;最佳适应算法则选择大小最接近需求的空闲区域进行分配;最坏适应算法选择最大的空闲区域进行分配。
为了更直观地理解内存管理的过程,我们通过编程实现了一些简单的内存管理算法。
在编程过程中,我们深刻体会到了数据结构和算法的重要性。
例如,使用链表或二叉树等数据结构来表示空闲内存区域,可以提高内存分配和回收的效率。
在实验中,我们还遇到了一些实际的问题和挑战。
比如,如何处理内存碎片的问题。
内存碎片是指内存中存在一些无法被有效利用的小空闲区域。
为了解决这个问题,我们采用了内存紧缩技术,将分散的空闲区域合并成较大的连续区域。
操作系统实验之内存管理实验报告
操作系统实验之内存管理实验报告一、实验目的内存管理是操作系统的核心功能之一,本次实验的主要目的是深入理解操作系统中内存管理的基本原理和机制,通过实际编程和模拟操作,掌握内存分配、回收、地址转换等关键技术,提高对操作系统内存管理的认识和实践能力。
二、实验环境本次实验在 Windows 操作系统下进行,使用 Visual Studio 作为编程环境,编程语言为 C++。
三、实验原理1、内存分配算法常见的内存分配算法有首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法等。
首次适应算法从内存的起始位置开始查找,找到第一个满足需求的空闲分区进行分配;最佳适应算法则选择大小最接近需求的空闲分区;最坏适应算法选择最大的空闲分区进行分配。
2、内存回收算法当进程结束释放内存时,需要将其占用的内存区域回收至空闲分区链表。
回收过程中需要考虑相邻空闲分区的合并,以减少内存碎片。
3、地址转换在虚拟内存环境下,需要通过页表将逻辑地址转换为物理地址,以实现进程对内存的正确访问。
四、实验内容1、实现简单的内存分配和回收功能设计一个内存管理模块,能够根据指定的分配算法为进程分配内存,并在进程结束时回收内存。
通过模拟多个进程的内存请求和释放,观察内存的使用情况和变化。
2、实现地址转换功能构建一个简单的页式存储管理模型,模拟页表的建立和地址转换过程。
给定逻辑地址,能够正确计算出对应的物理地址。
五、实验步骤1、内存分配和回收功能实现定义内存分区的数据结构,包括起始地址、大小、使用状态等信息。
实现首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法的函数。
创建空闲分区链表,初始化为整个内存空间。
模拟进程的内存请求,调用相应的分配算法进行内存分配,并更新空闲分区链表。
模拟进程结束,回收内存,处理相邻空闲分区的合并。
2、地址转换功能实现定义页表的数据结构,包括页号、页框号等信息。
给定页面大小和逻辑地址,计算页号和页内偏移。
通过页表查找页框号,结合页内偏移计算出物理地址。
清华大学操作系统lab3实验报告范文
清华大学操作系统lab3实验报告范文实验3:虚拟内存管理练习1:给未被映射的地址映射上物理页ptep=get_pet(mm->dir,addr,1);if(ptep==NULL){//页表项不存在cprintf("get_pteindo_pgfaultfailed\n"); gotofailed;}if(某ptep==0){//物理页不在内存之中//判断是否可以分配新页if(pgdir_alloc_page(mm->pgdir,addr,perm)==NULL){ cprintf("pgdir_alloc_pageindo_pgfaultfailed\n"); gotofailed;}}ele{if(wap_init_ok){tructPage某page=NULL;ret=wap_in(mm,addr,&page);if(ret!=0){//判断页面可否换入cprintf("wap_inindo_pgfaultfailed\n");gotofailed;}//建立映射page_inert(mm->pgdir,page,addr,perm);wap_map_wappable(mm,addr,page,1);}ele{cprintf("nowap_init_okbutptepi%某,failed\n",某ptep); gotofailed;}}ret=0;failed:returnret;}练习2:补充完成基于FIFO算法_fifo_map_wappable(tructmm_truct某mm,uintptr_taddr,tructPage某page,intwap_in){lit_entry_t某head=(lit_entry_t某)mm->m_priv;lit_entry_t某entry=&(page->pra_page_link);aert(entry!=NULL&&head!=NULL);lit_add(head,entry);return0;}pra_page_link用来构造按页的第一次访问时间进行排序的一个链表,这个链表的开始表示第一次访问时间最近的页,链表的尾部表示第一次访问时间最远的页。
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。
内存管理-操作系统实验-代码
实验报告撰写要求实验报告要求具有以下内容:一、实验目的二、实验内容三、实验要求四、算法流程图五、给出测试数据及运行结果六、实验体会或对改进实验的建议操作系统实验课第三次实验及代码实验3 内存管理(2学时)一、实验目的通过实验加强对内存管理方法的理解和掌握。
二、实验内容编写程序实现采用可变分区方法管理内存。
三、实验要求1、在该实验中,采用可变分区方式完成对存储空间的管理(即存储空间的分配与回收工作)。
2、设计用来记录主存使用情况的数据结构:已分区表和空闲分区表或链表。
3、在设计好的数据结构上设计一个主存分配算法。
4、在设计好的数据结构上设计一个主存回收算法。
其中,若回收的分区有上邻空闲分区和(或)下邻空闲分区,要求合并为一个空闲分区登记在空闲分区表的一个表项里。
5、(附加)若需要可以实现程序的浮动,对内存空间进行紧凑。
#include<iostream>#include<vector>#include<fstream>#include<sstream>#include<string>using namespace std;typedef struct node{int ID; //分区IDstruct node *next; //指向下个分区的指针float beginAddress;//分区起始地址float length;//分区长度int ZY;//分区是否被占用,1被占用,0未被占用}FQ;FQ *First=(FQ*)malloc(sizeof(FQ)); //链表的头指针int FQCount=0;//分区的个数void display();//显示内存状态void FenPei(float len);//主存分配函数void HuiShou(int id);//主存回收函数int maxID=0;int main(){//初始化内存分区状态fstream file;file.open("input.txt",ios_base::in|ios_base::out|ios_base::app);string s0;getline(file,s0);istringstream sin(s0);sin>>FQCount;FQ *temp=(FQ*)malloc(sizeof(FQ)); //当前指针temp=First;for(string s;getline(file,s);){FQ *fq=(FQ*)malloc(sizeof(FQ));istringstream sin(s);.sin>>fq->beginAddress;sin>>fq->length;sin>>fq->ZY;fq->ID=++maxID;fq->next=NULL;temp->next=fq;temp=fq;}cout<<"最初的内存分配状态:"<<endl;display();while(1){cout<<"请选择要进行的操作:\n1.请求分配内存 2.请求回收内存 3.退出\n";int choice;cin>>choice;if(choice==1){cout<<"请求分配内存\n";cout<<"请输入要分配的内存的长度:";int len;cin>>len;FenPei(len);}else if(choice==2){cout<<"请求回收内存\n";cout<<"请输入要回收的内存的ID:";int ID;cin>>ID;HuiShou(ID);}else if(choice==3){break;}else{cout<<"输入有误!请重新选择!\n";continue;}}return 1;}void display(){FQ *fqBegin=First->next;cout<<"ID\tBeginAddress\tLength\tState\n";while(fqBegin!=NULL){cout<<fqBegin->ID<<"\t"<<fqBegin->beginAddress<<"\t\t"<<fqBegin->length<<"\t"<<fqB egin->ZY<<endl;fqBegin=fqBegin->next;}}void FenPei(float len){FQ *temp=(FQ*)malloc(sizeof(FQ)); //当前指针temp=First;while(!(temp->next->ZY==0&&temp->next->length>=len)){temp=temp->next;}temp=temp->next;FQ *fq1=(FQ*)malloc(sizeof(FQ));fq1->ID=++maxID;fq1->next=temp->next;fq1->beginAddress=temp->beginAddress+len;fq1->length=temp->length-len;fq1->ZY=0;temp->next=fq1;temp->length=len;temp->ZY=1;display();}void HuiShou(int id){FQ *temp=(FQ*)malloc(sizeof(FQ)); //当前指针temp=First;while(!(temp->next->ID==id)){temp=temp->next;}if(temp->ZY==0){if(temp->next->next==NULL){temp->next=NULL;temp->length=temp->length+temp->next->length;}else if(temp->next->next->ZY==1){temp->next=temp->next->next;temp->length=temp->length+temp->next->length;}else{temp->length=temp->length+temp->next->length+temp->next->next->length;temp->next=temp->next->next->next;}}else{if(temp->next->next==NULL||temp->next->next->ZY==1){temp->next->ZY=0;}else{temp->next->length=temp->next->length+temp->next->next->length;temp->next->next=temp->next->next->next;temp->next->ZY=0;}}display();}0805114实验4 页面置换算法(2学时)(待续敬请期待) 一、实验目的通过实验加强对虚拟存储管理中页面置换算法的理解和掌握。
实验三:内存管理(含实验截图及代码分析)
实验三:存储管理一、实验目的通过在Linux环境下对内存管理的基本操作,感性认识Linux如何对内存进行管理。
二:实验内容题目1:在命令行使用“Free”命令监控内存使用情况,并解释输出结果代表的含义。
命令: # free 。
结果:题目2:每5秒以字节为单位来显示内存的使用情况;命令: # free [参数] 。
结果:题目3:显示交换区的使用状况:命令: # swapon ….. 结果:题目4:监视虚拟内存使用情况命令: # vmstat …结果:题目1:在命令行使用“Free”命令监控内存使用情况,并解释输出结果代表的含义。
命令: # free 。
结果:题目2:每5秒以字节为单位来显示内存的使用情况;命令: # free [参数] 。
结果:题目3:显示交换区的使用状况:命令: # swapon ….. 结果:题目4:监视虚拟内存使用情况命令: # vmstat …结果:内容2. Linux下交换文档的创建和使用预备知识:Linux的交换文档相当于Windows的虚拟内存,但是Linux能够使用整个分区做为交换空间,也能够像Windows相同使用单个的文档做虚拟内存。
Linux支持虚拟内存, 就是使用磁盘作为RAM的扩展,使可用内存相应地有效扩大。
核心把当前不用的内存块存到硬盘,腾出内存给其他目的。
当原来的内容又要使用时,再读回内存。
这对用户全透明:运行于Linux的程式只看到大量的可用内存而不关心哪部分在磁盘上。
当然,读写硬盘比真的内存慢(慢千倍),所以程式运行较慢。
用做虚拟内存的这部分硬盘叫对换空间。
在单机环境下感觉使用单个文档要比划一整个分区好用,而且比较灵活。
题目:下面就用mkswap在根目录下建立一个128M的交换文档:步骤:1.先创建一个128M的空文档:2.标识该文档为交换文档:(1)启用交换文档:(2)写入fstab中,自动激活: 提示:使用到的命令1. dd2. mkswap3. Sync4. swapon5. swapoff三:实验步骤及分析(二).1 free命令显示显示内存的使用情况(使用的和空闲的),包括物理内存、交换区内存、内核缓冲区内存。
操作系统实验之内存管理实验报告
int size; int start_addr; struct Free_Block *next; } Free_Block; Free_Block *free_block;
定义已分配的内存空间的结构体,用来保存已经被进程占用了内存空间的情
该模块完成在内存空间中申请一块空间供进程使用的功能,通过输入进程大 小系统先查看内存空间中是否有足够的空间供其进行申请,若无,显示分配失败 相应信息,否则在空闲内存分区块中选择最先的一块进行分配,若内存空间不足 则继续向下查找,空闲内存分区的顺序通过三种算法给出。分配内存时,要指定 进程的首地址和大小,并对内存空闲分区的大小做相应的修改。 2.4 进程终止模块
四、开发工具及主要源代码
1、开发工具
sublimeText3 文本编辑器,采用 g++编译。
2、主要源码
这里只给出最先适应算法的源码,由于三种算法均为对链表进行排序,只是 排序依据的属性不同,结构上几乎相似,在此就不做赘述 /*最先适应算法,按地址的大小由小到达排序*/
void rFirst_Fit() {
current_min_addr = temp->next->start_addr; p = temp; } temp = temp->next; } if (p->next != head->next) { temp = p->next; p->next = p->next->next; temp->next = head->next;
不足之处在于,本次实验中没有实现最坏适应法,分析可能是在在排序的 过程中链表的指针出现了错误,在开始调试阶段只对单一算法进行了调试从而 忽略了这个问题的存在,直到编写本报告的时候才发现种问题。
实验报告三 可变分区内存管理
实验三可变分区内存管理班级:网络工程081 学号:0813072013 姓名:刘国画实验日期:2010.11.18实验内容可变分区内存管理。
实验目的(1)体会可变分区内存管理方案。
(2)掌握此方案的内存分配过程、内存回收过程和紧凑算法的实现的实现。
实验目标:编制一个程序模拟实现可变分区内存管理。
实验时,假设系统内存容量为100KB。
分配时使用my_malloc(i, j)函数实现,作业释放内存时使用my_free(handle)函数实现,内存情况输出用my_memlist( )实现。
实验步骤:1.编写主界面,界面上有三个选项:分配内存、回收内存、查看内存。
选择分配内存时,要求输入作业的进程号和作业长度,然后使用my_malloc分配内存,报告内存分配结果。
回收内存时要求输入进程号,使用my_free实现回收。
查看内存时,使用my_memlist实现输出内存使用情况和空闲情况。
2.编写my_malloc(i, j)函数,实现进程i申请j KB内存,要求程序判断是否能分配,如果能分配,要把分配的首地址handle输出到屏幕上。
不能分配输出字符串“NULL”。
要考虑不能简单分配时,是否符合紧凑的条件,如符合则采用紧凑技术。
然后再分配。
分配时可采用最佳适应算法。
3.编写my_free(handle)函数,释放首地址为handle的内存块。
释放成功返回Success,否则返回Failure。
4.编写my_memlist( )函数,要求输出内存使用情况和空闲情况。
5.内存情况输出的格式为:ID Address Len Process其中:ID:内存分区号Address:该分区的首地址Len:分区长度Process:如果使用,则为使用的进程号,否则为NULL实验设计数据结构设计:可变分区管理方式预先不将内存划分为几个区域,而是将内存除操作系统占用区域外的空间看做一个大的空闲区。
实现可变内存的分配和回收主要考虑:第一,设计记录内存使用情况的数据表格,用来记录空闲区和作业占用的区域;第二,在设计的数据表格基础上设计内存分配算法;第三,在设计的数据表格基础上设计内存回收算法。
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实验3内存管理
-标准化文件发布号:(9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
深圳大学实验报告
课程名称:操作系统
实验项目名称:内存管理实验
学院:计算机与软件学院
专业:计算机科学与技术
指导教师:罗秋明
报告人:学号:班级:
实验时间: 2014-11-21 实验报告提交时间: 2014-11-30
教务部制
getchar();
a=(int*)malloc(pow(2,27)*sizeof(int));
b=(int*)malloc(pow(2,27)*sizeof(int));
c=(int*)malloc(pow(2,27)*sizeof(int));
printf("3 new space has already created.Type to free space b.\n"); getchar();
free(b);
printf("Space b is free.Type to create new space d.\n");
getchar();
d=(int*)malloc(pow(2,28)*sizeof(int));
printf("Space d has been created.\n");
getchar();
return 0;
}
运行代码,查看虚存空间。
在释放空间b前,存储空间如下:
用maps查看:
用status查看:
释放b空间后:
Maps:
Status:
建立新空间d后:
Maps: Status:
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
int i;
char *a[100000];
printf("The pid is:%d\n",getpid());
for(i=0;i<10000000000;i++){
a[i]=(char*)malloc(pow(2,30)*sizeof(char));//每次分配1G内存 if(a[i]==NULL){
printf("The max virtual memory is %d G\n",i);//输出内存
getchar();
break;
}
}
return 0;
}
输出结果:
用status查看更详细的内存使用情况:
由以上结果可以知道,虚存空间最大值为137436438472kB,约38633G。
(5)代码如下:
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
int main(){
printf("The id is %d .\n",getpid());
int *a;
int i,n,k;
n=(int)pow(2,30);
k=(int)pow(2,12);
a=(int*)malloc(n*sizeof(int));//分配4G空间 //for(i=0;i<n;i++)
// a[i]=0;
// getchar();
printf("Type to value.\n");
getchar();
for(i=0;i<n;i+=k)
a[i]++;
printf("Type to end the program.\n");
getchar();
return 0;
}
运行:
分配空间前
分配空间后
数值加1后:
由第五题截图可以知道,①在对数值进行增一操作前,程序的物理内存基本没有变化,在444kB左右。
隔一定的距离给数值进行增一操作后,物理内存迅速增大到2045244kB。
②分配空间后,在增一操作前后虚拟内存基本没有变化,都是4198144kB。
注:1、报告内的项目或内容设置,可根据实际情况加以调整和补充。
2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。