操作系统-实验六虚拟存储器实验报告
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。
操作系统实验报告6
操作系统实验报告6一、实验目的本次操作系统实验的主要目的是深入了解和掌握操作系统中进程管理、内存管理、文件系统等核心概念和相关技术，通过实际操作和观察，增强对操作系统工作原理的理解，并提高解决实际问题的能力。
二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，实验工具包括 Visual Studio 2019 等。
三、实验内容（一）进程管理实验1、创建多个进程，并观察它们的运行状态和资源占用情况。
通过编写简单的C+＋程序，使用Windows API 函数创建多个进程。
在程序中，设置不同的进程优先级和执行时间，观察操作系统如何调度这些进程，以及它们对 CPU 使用率和内存的影响。
2、进程间通信实现了进程间的管道通信和消息传递。
通过创建管道，让两个进程能够相互交换数据。
同时，还使用了 Windows 的消息机制，使进程之间能够发送和接收特定的消息。
（二）内存管理实验1、内存分配与释放使用 C+＋的动态内存分配函数（如｀malloc` 和｀free`），在程序运行时动态申请和释放内存。
观察内存使用情况，了解内存碎片的产生和处理。
2、虚拟内存管理研究了 Windows 操作系统的虚拟内存机制，通过查看系统的性能监视器，观察虚拟内存的使用情况，包括页面文件的大小和读写次数。
（三）文件系统实验1、文件操作进行了文件的创建、读取、写入、删除等基本操作。
通过编写程序，对不同类型的文件（如文本文件、二进制文件）进行处理，了解文件系统的工作原理。
2、目录操作实现了目录的创建、删除、遍历等功能。
了解了目录结构在文件系统中的组织方式和管理方法。
四、实验步骤（一）进程管理实验步骤1、打开 Visual Studio 2019，创建一个新的 C+＋控制台项目。
2、在项目中编写代码，使用｀CreateProcess` 函数创建多个进程，并设置它们的优先级和执行时间。
3、编译并运行程序，通过任务管理器观察进程的运行状态和资源占用情况。
虚拟存储管理实验报告
虚拟存储管理实验报告实验概述虚拟存储管理实验是操作系统课程中的一项重要实验，旨在通过模拟内存管理中的分页机制和页面置换算法，深入理解操作系统中的虚拟内存管理技术。
本实验主要包括以下几个关键点：- 模拟内存的分页机制- 实现页面置换算法- 分析不同页面置换算法的性能指标实验环境本次实验基于C语言和Linux操作系统进行实现，使用gcc编译器进行编译和调试。
实验过程及实现细节在本次实验中，我们实现了一个简单的虚拟内存系统，主要包括以下几个模块：页面管理、页面分配、页面置换和性能分析。
下面对每个模块的实现细节进行详细描述。
页面管理页面管理模块主要负责管理虚拟内存和物理内存之间的映射关系。
我们采用了分页机制进行管理，将虚拟内存和物理内存划分为固定大小的页面。
页面的大小由实验设置为4KB。
页面分配页面分配模块负责分配物理内存空间给进程使用。
我们使用一个位图作为物理内存管理的数据结构，记录每个页面的使用情况。
在每次页面分配时，我们会查找位图中第一个空闲的页面，并将其分配给进程。
页面置换页面置换模块是虚拟存储管理中的核心算法，主要用于解决内存中页面不足时的页面置换问题。
本次实验中我们实现了两种常用的页面置换算法：FIFO（先进先出）和LRU（最近最少使用）算法。
FIFO算法是一种简单的页面置换算法，它总是选择最早被加载到物理内存的页面进行置换。
LRU算法是一种基于页面访问历史的算法，它总是选择最长时间未被访问的页面进行置换。
性能分析性能分析模块主要用于评估不同的页面置换算法的性能指标。
我们使用了缺页率（Page Fault Rate）和命中率（Hit Rate）作为评价指标。
缺页率表示物理内存中的页面不能满足进程请求的比例，命中率表示进程请求的页面已经在物理内存中的比例。
实验结果为了评估不同的页面置换算法的性能，在实验过程中，我们通过模拟进程的页面访问序列，统计页面置换次数、缺页率和命中率等指标。
以一个包含100个页面访问请求的序列为例，我们分别使用FIFO算法和LRU 算法进行页面置换。
实验六 虚拟存储
Linux内核分析与实践（Intel课程项目资助）
设计页表的数据结构 （1/2）
页式虚拟存储管理方式中页表除了页号和该页对应 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）。 在实验中页表用数组模拟，定义数据结构。
linux内核分析与实践intel课程项目资助实验参考过程实现地址转换与缺页中断处理主要考虑三个问题第一设计页式虚拟存储管理方式中页表的数据结构第二地址转换算法的实现第三缺页中断处理算法的实现linux内核分析与实践intel课程项目资助设计页表的数据结构12页式虚拟存储管理方式中页表除了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
Linux内核分析与实践（Intel课程项目资助）
设计页表的数据结构（2/2）
struct{ int lnumber; //页号 int flag; //表示页是否在主存中，“1”表示在， “0”表示不在 int pnumber; // 该页所在主存块的块号 int write; //该页是否被修改过，“1”表示修改过 ，“0“表示没有修改过 int dnumber; //该页存放在磁盘上的位置，即磁盘 块号 }page[n]; //页表定义
Linux内核分析与实践（Intel课程项目资助）
Linux的页表
虚拟地址划分成四部分
Linux内核分析与实践（Intel课程项目资助）
虚地址与页表
虚拟地址被划分成以下四部分 页目录偏移：j.pgd 页中间目录偏移：j.pmd 页表偏移：j.pte 页内偏移：j.offset 转换公式(虚拟地址j转换成物理地址i)： i＝PTE*(PMD*(PGD*j.pgd+j.pmd)+j.pte)+j.offset
虚拟器存储实验报告
一、实验目的1. 了解虚拟器存储的基本概念和原理；2. 掌握虚拟器存储的安装和配置方法；3. 通过虚拟器存储实验，验证虚拟器存储在计算机系统中的作用和优势。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 虚拟器软件：VMware Workstation 153. 实验内容：创建虚拟机、配置虚拟机、安装操作系统、配置网络、使用虚拟机存储三、实验步骤1. 创建虚拟机（1）打开VMware Workstation，点击“创建新的虚拟机”；（2）选择“自定义（高级）”，点击“下一步”；（3）选择虚拟机兼容性，点击“下一步”；（4）选择操作系统类型和版本，点击“下一步”；（5）输入虚拟机名称和安装路径，点击“下一步”；（6）分配内存大小，点击“下一步”；（7）创建虚拟硬盘，选择硬盘文件类型和容量，点击“下一步”；（8）选择虚拟机网络类型，点击“下一步”；（9）选择I/O设备设置，点击“下一步”；（10）完成创建虚拟机。
2. 配置虚拟机（1）双击打开虚拟机；（2）选择“自定义设置”；（3）在“硬件”选项卡中，调整虚拟机CPU核心数、内存大小等；（4）在“选项”选项卡中，配置网络连接、USB控制器等；（5）在“虚拟硬盘”选项卡中，调整硬盘容量、存储模式等；（6）在“CD/DVD选项”选项卡中，添加安装操作系统所需的镜像文件；（7）在“其他设置”选项卡中，配置USB控制器、打印机等。
3. 安装操作系统（1）启动虚拟机，进入操作系统安装界面；（2）按照安装向导完成操作系统安装。
4. 配置网络（1）在虚拟机中打开网络管理工具；（2）选择合适的网络连接方式，如桥接模式；（3）配置IP地址、子网掩码、网关等信息。
5. 使用虚拟机存储（1）在虚拟机中安装文件管理器；（2）将需要存储的文件复制到虚拟机中；（3）在虚拟机中打开文件管理器，查看存储的文件。
四、实验结果与分析1. 实验结果通过本次实验，成功创建了一个虚拟机，并安装了操作系统。
操作系统实验六-虚拟存储器实验报告
实验六虚拟存储器一、实验内容模拟分页式虚拟存储管理中硬件的地址转换和缺页中断，以及选择页面调度算法处理缺页中断。
二、实验目的在计算机系统中，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。
三、实验题目本实验有三道题目，其中第一题必做，第二，三题中可任选一个。
第一题：模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。
[提示]（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，在为作业建立页表时，应说明哪些页已在主存，哪些页尚未装入主存，页表的格式为：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。
操作系统虚拟内存调优实验报告
操作系统虚拟内存调优实验报告摘要：本实验通过对操作系统中虚拟内存的调优进行研究，旨在优化内存管理策略，提高系统性能。
实验采用了xxx方法，通过对不同参数的调节和对比分析，得出了一系列实验结果。
实验结果表明，在xxx场景下，调整虚拟内存的配置可以显著改善系统性能，从而提高用户体验。
1. 引言在当今多任务操作系统中，虚拟内存是一种重要的内存管理技术。
它允许系统在有限的物理内存资源下运行更多的应用程序，有效提高了系统的利用率。
然而，在虚拟内存的设计和配置上存在一定的挑战，因此本实验旨在通过调优虚拟内存的配置，进一步提升系统性能。
2. 实验环境本实验使用了xxx虚拟机软件，搭建了xxx操作系统环境。
实验过程中，我们采用了xxx指标来评估系统的性能，并通过对比分析得出结论。
3. 实验设计3.1 实验步骤本实验共包括以下几个步骤：1) 步骤一：搜集虚拟内存的相关信息，包括物理内存的大小、虚拟内存的大小、页面大小等。
2) 步骤二：根据实验需要，选择合适的测试场景和工作负载。
3) 步骤三：记录系统的初始性能数据，作为比较的基准。
4) 步骤四：根据实验需求，调整虚拟内存的相关参数。
5) 步骤五：运行相同的测试场景和工作负载，并记录性能数据。
6) 步骤六：对比初始性能数据和调优后的性能数据，分析调优效果。
3.2 实验指标本实验主要评估以下指标：1) 指标一：系统的响应时间。
2) 指标二：系统的吞吐量。
3) 指标三：页面错误率。
4) 指标四：页面置换算法的效果。
4. 实验结果与分析4.1 实验结果一在调整虚拟内存参数X的情况下，我们观察到系统性能的变化，如表1所示：（表格内容省略）通过对比表1中的数据，我们可以看出，在参数X等于xx的情况下，系统的性能得到了明显的提升。
具体而言，系统的响应时间减少了xx％，吞吐量增加了xx％。
4.2 实验结果二除了参数X，我们还对参数Y进行了调优。
实验结果如表2所示：（表格内容省略）根据表2中的数据分析，我们可以发现，在参数Y等于xx的情况下，系统的性能得到了进一步的改善。
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。
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。
操作系统实验报告——虚拟内存
北京邮电大学软件学院2019-2020学年第1学期实验报告课程名称：操作系统实验名称：虚拟存储器管理实验完成人：日期：2019 年12 月21 日一、实验目的（说明通过本实验希望达到的目的）1. 了解虚拟存储技术的特点；2. 掌握请求页式管理的页面置换算法。
二、实验内容（说明本实验的内容）1. 通过随机数产生一个指令序列，共320 条指令。
其地址按下述原则生成：（1）50%的指令是顺序执行的；（2）50%的指令是均匀分布在前地址部分；（3）50%的指令是均匀分布在后地址部分；具体的实施方法是：A. 在[0，319]的指令地址之间随机选取一起点M；B. 顺序执行一条指令，即执行地址为M+1 的指令；C. 在前地址[0，M+1]中随机选取一条指令并执行，该指令的地址为M’；D. 顺序执行一条指令，其地址为M’+1；E. 在后地址[M’+2，319]中随机选取一条指令并执行；F. 重复A—E，直到执行320 次指令。
2. 指令序列变换成页地址流设：（1）页面大小为1K；（2）用户内存容量为4 页到32 页；（3）用户虚存容量为32K。
在用户虚存中，按每K 存放10 条指令排列虚存地址，即320 条指令在虚存中的存放方式为：第0 条—第9 条指令为第0 页（对应虚存地址为[0，9]）；第10 条—第19 条指令为第1 页（对应虚存地址为[10，19]）；……………………第310 条—第319 条指令为第31 页（对应虚存地址为[310，319]）；按以上方式，用户指令可组成32 页。
3. 计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。
A. 先进先出（FIFO）页面置换算法B. 最近最久未使用（LRU）页面置换算法--最近最少使用算法C. 最少使用（LFR）页面置换算法D. 最佳（Optimal）页面置换算法三、实验环境（说明本实验需要的环境）Vscode+ubuntun四、实验过程描述本实验需要分几个步骤完成。
操作系统管理-虚拟存储器-实验报告-代码7页
操作系统管理-虚拟存储器-实验报告-代码7页一、实验目的学习操作系统中虚拟存储器的概念，掌握虚拟存储器的实现思路和方式。
二、实验要求在C语言环境下，实现基于分页机制的虚拟存储和页表管理。
三、实验内容1.实现一个虚拟存储器，其中分页大小为4KB，虚拟地址空间大小为4GB（每个进程可以使用的虚拟地址空间）。
物理内存大小为512MB，即实际内存中有128个物理页面。
2.实现页表管理，将虚拟地址映射到物理地址。
3.实现页面替换算法，当物理内存不足时，需要将某些页面从内存中置换出来。
4.实现程序的运行，能够根据页面缺失率输出性能参数。
四、实验步骤1.确定程序设计思路和数据结构。
2.实现虚拟存储器和页表管理。
3.实现页面替换算法。
五、实验代码及解析对于程序设计思路，首先需要确定虚拟存储器和物理内存的大小，以及页面大小。
虚拟存储器大小默认为4GB，物理内存大小为512MB，页面大小为4KB。
其次，需要设计页表数据结构。
页表可以使用一个二维数组表示，其中第一维表示页表项，第二维表示页内地址。
页表项有四个字段，分别为标志位（是否在内存中）、页框号（页面所在的物理页框号）、保护（页面的读写权限）、计数（页面使用情况的计数器）。
第三，需要设计页面替换算法。
本程序采用最近最少使用算法（LRU）作为页面替换算法，当物理内存不足时，选择使用最近最少使用的页面进行替换。
#define PAGE_SIZE 4096 // 页面大小#define VIRTUAL_MEM_SIZE 4 * 1024 * 1024 * 1024 // 虚拟存储器大小#define PHYSICAL_MEM_SIZE 512 * 1024 * 1024 // 物理内存大小#define PAGE_NUM (VIRTUAL_MEM_SIZE / PAGE_SIZE) // 页面总数#define PHYSICAL_PAGE_NUM (PHYSICAL_MEM_SIZE / PAGE_SIZE) // 物理页面数struct page_table_entry {int present; // 是否在内存中（1为在，0为不在）int page_frame; // 页面所在的物理页框号int protect; // 页面的读写权限int count; // 页面使用情况的计数器}struct page_table_entry page_table[PAGE_NUM][PAGE_SIZE]; // 页表虚拟存储器和页表管理需要掌握的是页表的相关数据结构，还有一个重要的点，就是如何将虚拟地址映射到物理地址。
操作系统虚拟内存管理实验报告
操作系统虚拟内存管理实验报告一、引言操作系统中的虚拟内存管理是一种将主存作为cache使用，将物理内存扩展到硬盘等外部存储设备的技术。
本实验旨在研究和实践虚拟内存管理的相关知识，并探讨不同策略在虚拟内存管理中的应用与效果。
二、实验目的本实验的主要目的有以下几点：1.了解并掌握操作系统中虚拟内存的概念和作用；2.基于已有的实验系统，实现并比较不同的虚拟内存管理策略；3.通过实验，深入理解虚拟内存管理对计算机系统性能的影响。
三、实验环境本次实验使用的虚拟机环境配置如下：操作系统：Windows 10开发工具：Visual Studio Code编程语言：C++四、实验步骤1.实验系统设计本实验使用C++语言编写一个简单的模拟系统，实现虚拟内存管理的各项功能。
该系统包含一个进程管理器、一个虚拟内存管理器以及一个页面置换算法模块。
2.进程管理器实现进程管理器负责管理进程的创建、调度和撤销等操作。
在本实验中，我们选择了最简单的时间片轮转调度算法。
3.虚拟内存管理器实现虚拟内存管理器负责将虚拟地址映射为物理地址，并进行合理的页面置换操作。
在本实验中，我们采用了两种常见的虚拟内存管理策略，分别为页面置换算法FIFO和LRU。
4.页面置换算法实现页面置换算法模块主要针对物理内存不足时进行页面置换，并合理选择待置换的页面。
本实验中，我们实现了先进先出（FIFO）和最近最久未使用（LRU）两种页面置换算法，并对其进行性能比较。
五、实验结果与分析1.实验数据收集我们通过运行不同规模的任务，并记录其执行时间、内存占用等数据，以便后续进行性能分析。
2.性能分析通过实验数据的对比分析，我们可以得出不同虚拟内存管理策略的优缺点。
FIFO算法适用于执行时间较长的任务，而LRU算法则适用于要求较高内存使用效率的任务。
六、实验总结通过本次实验，我们了解了虚拟内存管理的基本概念和主要作用，并实践了不同策略的虚拟内存管理系统。
通过对实验数据的分析，我们对不同策略的性能特点有了更深入的了解。
虚拟存储器实验报告
虚拟存储器实验报告一、实验目的本次虚拟存储器实验的目的在于深入理解虚拟存储器的工作原理，掌握其基本概念和关键技术，通过实际操作和观察，分析虚拟存储器对系统性能的影响，并能够运用所学知识解决在实验过程中遇到的问题。
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+＋。
实验所使用的计算机配置为：Intel Core i7 处理器，16GB 内存，512GB 固态硬盘。
三、实验原理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。
它将程序的逻辑地址空间与物理地址空间分开，使得程序可以使用比实际物理内存更大的地址空间。
当程序访问的地址不在物理内存中时，系统会通过页面置换算法将暂时不用的页面换出到硬盘，将需要的页面换入到物理内存中。
虚拟存储器的实现主要依赖于页式存储管理和地址转换机制。
页式存储管理将逻辑地址空间划分为固定大小的页面，物理地址空间也划分为相同大小的页框。
地址转换通过页表来完成，页表记录了逻辑页面与物理页框的对应关系。
四、实验内容1、页面置换算法的实现首先实现了先进先出（FIFO）页面置换算法。
创建一个固定大小的物理内存页框数组，模拟物理内存。
当需要装入新页面时，如果物理内存已满，按照先进入的页面先被置换的原则选择置换页面。
接着实现了最近最少使用（LRU）页面置换算法。
为每个页面设置一个访问时间戳，当需要置换页面时，选择访问时间最久远的页面进行置换。
2、虚拟地址到物理地址的转换设计了一个简单的页表结构，包括逻辑页号、物理页框号和有效位等字段。
输入一个虚拟地址，通过查找页表将其转换为物理地址。
如果页面不在物理内存中，触发页面置换算法进行页面调入。
3、性能分析对不同大小的程序和不同的页面置换算法，测量其页面缺失率和执行时间。
分析页面大小、物理内存大小等因素对虚拟存储器性能的影响。
五、实验步骤1、初始化实验环境设定物理内存大小、页面大小等参数。
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%。
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实验报告：虚拟内存一、引言虚拟内存是现代操作系统中一种重要的内存管理技术。
它允许将物理内存与硬盘上的存储空间结合起来，扩大了计算机系统的内存容量。
本实验旨在深入学习和实践虚拟内存的相关知识，包括虚拟地址到物理地址的转换及页面置换算法的实现。
二、实验原理2.1虚拟地址与物理地址转换虚拟内存通过将程序的虚拟地址空间划分为大小相等的页面，每个页面对应物理内存或硬盘上的一个页面帧。
通过页表来建立虚拟地址到物理地址的映射关系。
当程序访问一个虚拟地址时，系统会通过查找页表得到该虚拟地址对应的物理地址。
2.2页面置换算法当物理内存不足以存放所有需要运行的程序时，需要使用页面置换算法将一部分页面调出到硬盘上，以便为新的页面腾出空间。
常见的页面置换算法有FIFO（先进先出）、LRU（最近最久未使用）和LFU（最少使用）等。
三、实验过程3.1虚拟地址到物理地址的转换首先，在操作系统中，我们设计了一个简单的页表结构，用来存储虚拟地址到物理地址的映射关系。
我们将虚拟地址空间划分为大小为4KB的页面，页表中的每一项对应一个页面，包含了页面的有效位、物理页帧号等信息。
当程序访问一个虚拟地址时，首先通过虚拟地址的高位几位确定页表的索引，然后根据索引找到对应的页表项。
如果该页面已经在物理内存中，可以直接从页表项中获取物理页帧号，然后加上页内偏移量，得到物理地址。
如果该页面不在内存中，则需要将其从硬盘上调入内存，更新页表项中的信息，并得到物理地址。
3.2页面置换算法的实现在本实验中，我们选择了FIFO页面置换算法。
该算法简单、实现容易。
我们使用一个先进先出的队列来存储页面的序号。
当需要置换页面时，我们选择队列中的第一个页面进行替换，并将新的页面插入队列的末尾。
四、实验结果我们通过编写一个简单的程序来模拟实验过程，包括对虚拟地址到物理地址的转换以及页面置换算法的实现。
通过对程序的运行和输出结果的观察，我们验证了虚拟内存和页面置换算法的正确性。
虚拟存储管理实验报告
计算机科学与技术学院操作系统实验报告实验名称：虚拟存储管理度指导老师：刘国清姓名：曾莲花学号： 0143专业班级：网工10101班实验时间： 2012-12-04实验六虚拟存储管理一．实验目的存储管理的主要功能之一是合理地分配空间。
请求页式管理是一种常用的虚拟存储管理技术。
本实验的目的是通过请求页式管理中页面置换算法模拟设计，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式存储管理的页面置换算法。
二． 实验内容通过计算不同算法的命中率比较算法的优劣。
同时也考虑了用户内存容量对命中率的影响。
页面失效次数为每次访问相应指令时，该指令所对应的页不在内存中的次数。
计算并输出下属算法在不同内存容量下的命中率。
先进先出的算法（FIFO ）；最近最少使用算法（LRU ）；三． 系统框图四 操作说明运行程序前先新建一个页面流文件文件（例如），在文件中存储的是一系列页号（页号用整数表示，用空格作为分隔符），用来模拟程序执行时的页访问次序。
试验中新建文件 文件五 结果分析 页地址流长度页面失效次数命中率-=1记录并分析实验结果(分析内存页面的具体调度情况并计算命中率)。
1. 对于如下的页面访问序列； 1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5命中率 = 1 – 9/19 = 10/19当内存页面数分别为2、3、4、5时，使用FIFO和LRU置换算法模拟页面调度，命中率 = 12.思考以下问题，并使用实验数据来回答：什么是Belay现象本次实验中是否出现了Belay现象LRU算法会存在Belay 现象吗FIFO算法必然会出现Belay现象吗解 :采用FIFO算法时,如果对一个进程未分配它所要求的全部页面,有时就会出现分配的页面数增多,缺页率反而提高的异常现象.是的出现了Bealy现象，LRU算法会存在不一定存在Belay现象LRU算法的性能在哪些情况下优于FIFO哪些情况下次于FIFO各自的原因何在LRU算法的缺点在于实现方法的不足，效率高的硬件算法通常在大多数机器上无法运行，而软件算法明显有太多的开销3.选择一个页面调度算法，详细地描述其程序的实现过程。
佛山科学技术学院-操作系统-虚拟存储器-实验报告
实验三虚拟存储器3.1背景知识在Windows 2000环境下，4GB的虚拟地址空间被划分成两个部分：低端2GB提供给进程使用，高端2GB提供给系统使用。
这意味着用户的应用程序代码，包括DLL以及进程使用的各种数据等，都装在用户进程地址空间内 (低端2GB) 。
用户过程的虚拟地址空间也被分成三部分：1）虚拟内存的已调配区 (committed)：具有备用的物理内存，根据该区域设定的访问权限，用户可以进行写、读或在其中执行程序等操作。
2）虚拟内存的保留区 (reserved)：没有备用的物理内存，但有一定的访问权限。
3）虚拟内存的自由区 (free)：不限定其用途，有相应的PAGE_NOACCESS权限。
与虚拟内存区相关的访问权限告知系统进程可在内存中进行何种类型的操作。
例如，用户不能在只有PAGE_READONLY权限的区域上进行写操作或执行程序；也不能在只有PAGE_EXECUTE权限的区域里进行读、写操作。
而具有PAGE_ NOACCESS权限的特殊区域，则意味着不允许进程对其地址进行任何操作。
在进程装入之前，整个虚拟内存的地址空间都被设置为只有PAGE_NOACCESS权限的自由区域。
当系统装入进程代码和数据后，才将内存地址的空间标记为已调配区或保留区，并将诸如EXECUTE、READWRITE和READONLY的权限与这些区域相关联。
如表3-2所示，给出了MEMORY_BASIC_INFORMAITON的结构，此数据描述了进程虚拟内存空间中的一组虚拟内存页面的当前状态，期中State项表明这些区域是否为自由区、已调配区或保留区；Protect项则包含了windows系统为这些区域添加了何种访问保护；type项则表明这些区域是课执行图像、内存映射文件还是简单的私有内存。
VirsualQueryEX() API能让用户在指定的进程中，对虚拟内存地址的大小和属性进行检测。
Windows还提供了一整套能使用户精确控制应用程序的虚拟地址空间的虚拟内存API。
操作系统实验六_虚拟存储器实验报告
操作系统实验六_虚拟存储器实验报告
实验目的：
通过本次实验，了解虚拟存储器的实现原理，以及如何分配虚拟地址和物理地址，实现虚拟存储器管理。
实验内容：
1.按照顺序完成程序代码，以实现对虚拟地址的映射，再间接实现对物理地址的访问。
2.完成不同的页面置换算法，并分析各自的特点。
实验步骤：
1.在实验中实现了给定的伪指令程序，其中包括了虚拟存储器的实现代码。
在页面大小为1K的情况下，每个进程的虚拟地址空间为64K，物理地址空间为16K。
2.在虚拟存储器的实现中，采用了分段式存储器管理模式，其中包括了段描述符表和页表。
其中段描述符表包括了段基址、段长、段类型等信息，而页表则记录了虚拟地址和物理地址的映射关系。
3.实现了三种页面置换算法：LRU、FIFO和随机算法。
其中，LRU算法会选择最近没有使用过的页面进行置换；FIFO算法会按照先进先出原则进行页面置换；随机算法则随机选取一个页面进行置换。
4.通过本次实验，学习了如何通过虚拟地址访问物理地址，并实现了对虚拟存储器的管理。
同时，在实现页面置换算法时，也对不同算法的特点进行了分析。
实验结果：。
虚拟内存_实验报告
一、实验目的1. 理解虚拟内存的概念及其在操作系统中的作用。
2. 掌握虚拟内存的组成和工作原理。
3. 熟悉虚拟内存的管理算法，如页置换算法。
4. 通过实验验证虚拟内存对提高系统性能的影响。
二、实验内容1. 虚拟内存的基本概念虚拟内存是操作系统为了解决物理内存不足问题而设计的一种内存管理技术。
它将物理内存和磁盘空间统一管理，使得应用程序可以访问比实际物理内存更大的虚拟地址空间。
2. 虚拟内存的组成虚拟内存由以下几部分组成：（1）页表：用于记录虚拟地址与物理地址的映射关系。
（2）内存：包括物理内存和磁盘空间。
（3）交换文件：用于存放未被访问或频繁访问的页面。
3. 虚拟内存的工作原理虚拟内存的工作原理如下：（1）应用程序在执行过程中，请求访问虚拟地址空间。
（2）操作系统通过页表查找虚拟地址对应的物理地址。
（3）如果物理地址对应的页面已在内存中，则直接访问；否则，发生缺页中断。
（4）操作系统将内存中不常用的页面写入交换文件，并从交换文件中读取所需页面。
（5）更新页表，记录新的虚拟地址与物理地址映射关系。
4. 虚拟内存的管理算法虚拟内存的管理算法主要包括以下几种：（1）先进先出（FIFO）算法：按照页面进入内存的顺序进行置换。
（2）最近最少使用（LRU）算法：根据页面最近使用情况判断是否进行置换。
（3）最不经常使用（LFU）算法：根据页面使用频率判断是否进行置换。
5. 实验步骤（1）选择一个操作系统，如Linux。
（2）在Linux系统中，查看虚拟内存配置信息。
（3）编写实验程序，模拟应用程序访问虚拟内存的过程。
（4）通过实验程序，观察不同页置换算法对系统性能的影响。
（5）记录实验结果，分析实验数据。
三、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，我们得到了以下结果：（1）不同页置换算法对系统性能的影响。
（2）虚拟内存对系统性能的影响。
2. 实验分析（1）页置换算法对系统性能的影响：实验结果表明，LRU算法在多数情况下优于FIFO算法和LFU算法。
操作系统原理实验-虚拟存储器.
佛山科学技术学院实验报告课程名称操作系统原理实验实验项目虚拟存储器专业班级姓名学号指导教师成绩日期一、实验目的1、了解虚拟存储器的基本原理和实现方法。
2、掌握几种页面置换算法。
二、实验内容设计模拟实现采用不同内外存调度算法进行页面置换，并计算缺页率。
三、实验原理内存在计算机中的作用很大，电脑中所有运行的程序都需要经过内存来执行，如果执行的程序很大或很多，就会导致内存消耗殆尽。
为了解决这个问题，Window中运用了虚拟内存技术，即拿出一部分硬盘空间来充当内存使用，当内存占用完时，电脑就会自动调用硬盘来充当内存，以缓解内存的紧张。
虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。
它是采用一定的方法将一定的外存容量模拟成内存，同时对程序进出内存的方式进行管理，从而得到一个比实际内存容量大得多的内存空间，使得程序的运行不受内存大小的限制。
虚拟存储区的容量与物理主存大小无关，而受限于计算机的地址结构和可用磁盘容量。
虚拟内存的设置主要有两点，即内存大小和分页位置，内存大小就是设置虚拟内存最小为多少和最大为多少；而分页位置则是设置虚拟内存应使用那个分区中的硬盘空间。
（一）页式虚拟存储器在页式虚拟存储系统中，将程序按统一的大小划分成多个页，同时也将虚拟存储器划分为同样大小的页，其中虚拟空间的页称为虚页（逻辑页），而主存空间的页称为实页（物理页），并对这些页按地址从低到高的顺序编号。
在编程时，程序的虚地址由高位字段的虚页号和低位字段的页内地址两部分组成，虚页号标识页。
虚地址到实地址之间的变换是由页表来实现的。
页表是一张存放在主存中的虚页号和实页号的对照表，记录着程序的虚页调入主存时被安排在主存中的位置。
若计算机采用多道程序工作方式，则可为每个用户作业建立一个页表，硬件中设置一个页表基址寄存器，存放当前所运行程序的页表的起始地址。
页表中的每一行记录了与某个虚页对应的若干信息，包括虚页号、装入位和实页号等。
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计算机与信息工程学院实验报告一、实验内容实验一：模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。
[提示]（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，在为作业建立页表时，应说明哪些页其中，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（4）假定主存的每块长度为128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。
因仅模拟地址转换，并不模拟指令的执行，故可不考虑上述指令序列中的操作。
实验二：用先进先出（FIFO）页面调度算法处理缺页中断。
[提示]：（1）在分页式虚拟存储系统中，当硬件发出“缺页中断”后，引出操作系统来处理这个中断事件。
如果主存中已经没有空闲块，则可用FIFO页面调度算法把该作业中最先进入主存的一页调出，存放到磁盘上，然后再把当前要访问的页装入该块。
调出和装入后都要修改页表页表中对应页的标志。
（2）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。
例如：P[0]，P[1]，….，P[m-1]其中每一个P[i]（i=0，1，….，m-1）表示一个在主存中的页面号。
它们的初值为：P[0]:=0，P[1]:=1，….，P[m-1]:=m-1用一指针k指示当要装入新页时，应淘汰的页在数组中的位置，k的初值为“0”。
当产生缺页中断后，操作系统选择P[k]所指出的页面调出，然后执行：P[k]:=要装入页的页号k:=(k+1) mod m再由装入程序把要访问的一页信息装入到主存中。
重新启动刚才那条指令执行。
（3）编制一个FIFO页面调度程序，为了提高系统效率，如果应淘汰的页在执行中没有修改过，则可不必把该页调出（因在磁盘上已有副本）而直接装入一个新页将其覆盖。
因此在页表中增加是否修改过的标志，为“1”表示修改过，为“0”表示未修改过，格式为：由于是模拟调度算法，所以，不实际启动输出一页和装入一页的程序，而用输出调出的页号和装入的页号来代替一次调出和装入的过程。
把第一题中程序稍作修改，与本题结合起来，FIFO页面调度模拟算法如图6-2。
（4）磁盘上，在磁盘上的存放地址以及已装入主存的页和作业依次执行的指令序列都同第一题中（4）所示。
于是增加了“修改标志”后的初始页表为：按依次执行的指令序列，运行你所设计的程序，显示或打印每次调出和装入的页号，以及执行了最后一条指令后的数组P的值。
（5）为了检查程序的正确性，可再任意确定一组指令序列，运行设计的程序，核对执行的结果。
二、实验步骤1. 实验内容1的步骤（#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#define size 128#define N 12typedef struct{int pagenum;int flag;int block;int location;}table;typedef struct{char ope[10];int pagenum;int address;}list;table p1[7] ={{0,1,5,11},{1,1,8,12},{2,1,9,13},{3,1,1,21},{4,0,NULL,22},{5,0,NULL,23},{6,0,NULL,121}};void main(){list p2[N];int i,page,flag,memaddress;printf("the Operating command has(+,-*,int,out,displace)\n");for(i=0;i<N;i++){printf("Enter the command:\nope= ");scanf("%s",&p2[i].ope);printf("pagename= ");scanf("%d",&p2[i].pagenum);printf("Unitnum= ");scanf("%d",&p2[i].address);page=p2[i].pagenum;flag=p1[page].flag;if(flag==0&&p2[i].pagenum<7){printf("*pagenum=%d Page fault generated\n\n",p2[i].pagenum);}else if(p2[i].pagenum<7){memaddress=p1[page].block*size+p2[i].address;printf(" memaddress=block(%d)*size(%d)+address(%d);\n memaddress== %1d\n\n",p1[page].block,size,p2[i].address,memaddress);}elseprintf("page over! again\n\n");}}2 实验内容2的步骤#include "stdio.h"#define N 15#define M 4void main(){int a[N],i,j,q,b[M]={0},c[M][N],count=0;char flag,f[N];printf("请输入页面访问序列:\n");for(i=0;i<N;i++)scanf("%d",&a[i]);for(i=0;i<N;i++) //查页表，看是否缺页{q=0;while((a[i]!=b[q])&&(q!=M)){q++;}if(q==M){flag='*';count++;}//缺页，则置标志flag为'*'else flag=' ';if(flag=='*'){for(j=M-1;j>0;j--) //淘汰最先调入的页面调入当前访问的b[j]=b[j-1];b[0]=a[i];//printf("发生缺页的页面是：%3d\n",b[j]);}for(j=0;j<M;j++)c[j][i]=b[j];f[i]=flag;if(c[j][3]==0){printf(" ");}else{printf("被淘汰的页面是：%3d\n",c[j][3]);}}printf("输出结果为下表（0代表为空，*代表有缺页）：\n");printf("*********************************************************\n");printf("页面走向：");//输出页面走向for(i=0;i<N;i++)printf("%3d",a[i]);printf("\n");printf("*********************************************************\n");for(i=0;i<M;i++)//每块内的页面变化{printf(" %d号块：",i);for(j=0;j<N;j++)printf("%3d",c[i][j]);printf("\n");}printf("*********************************************************\n");printf("缺页情况：");for(i=0;i<N;i++)//缺页的情况printf("%3c",f[i]);printf("\n");printf("*********************************************************\n");printf("\n发生缺页的次数=%d\n",count);printf("缺页中断率=%.2f%%%\n",(float)count/N*100);}三、实验数据记录1. 实验内容1的数据记录2. 实验内容2的数据记录。