操作系统实验(四)实验报告 虚拟内存
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 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。
虚拟内存的设计实训报告
一、实训背景随着计算机技术的发展，计算机系统的内存容量需求越来越大。
然而，由于物理内存（RAM）的成本较高，且受限于物理空间的限制，很难满足用户对大内存的需求。
为了解决这个问题，虚拟内存技术应运而生。
虚拟内存是一种将部分硬盘空间虚拟化为内存的技术，可以有效扩充计算机系统的内存容量，提高系统的运行效率。
本实训旨在设计并实现一个虚拟内存系统，通过对虚拟内存的设计、实现和测试，加深对虚拟内存原理和技术的理解。
二、实训目标1. 理解虚拟内存的基本原理和设计方法；2. 掌握虚拟内存的硬件和软件实现技术；3. 设计并实现一个简单的虚拟内存系统；4. 对虚拟内存系统进行测试和分析，评估其性能。
三、实训内容1. 虚拟内存基本原理虚拟内存的核心思想是将计算机的物理内存与硬盘空间进行映射，使得计算机在访问内存时，可以将部分数据存储到硬盘上，从而实现内存的扩充。
虚拟内存的主要技术包括：（1）页式存储管理：将内存划分为固定大小的页，硬盘空间也划分为同样大小的块（或称为页框）。
当程序需要访问内存时，虚拟内存管理系统会将所需的页加载到物理内存中。
（2）置换算法：当物理内存不足时，虚拟内存管理系统需要选择一部分页从内存中移出，并将它们存储到硬盘上。
常用的置换算法有FIFO、LRU、OPT等。
（3）地址映射：虚拟内存管理系统需要将虚拟地址转换为物理地址，以便计算机可以访问到正确的内存位置。
2. 虚拟内存硬件实现虚拟内存的硬件实现主要包括以下部分：（1）内存控制器：负责控制物理内存的读写操作。
（2）地址转换逻辑：将虚拟地址转换为物理地址。
（3）页面缓存：用于缓存频繁访问的页，以提高系统性能。
3. 虚拟内存软件实现虚拟内存的软件实现主要包括以下部分：（1）虚拟内存管理系统：负责管理虚拟内存的分配、回收和页面置换等操作。
（2）页面置换算法实现：根据不同的置换算法实现相应的页面置换逻辑。
（3）地址映射表：用于存储虚拟地址与物理地址的映射关系。
实验四 操作系统存储管理实验报告
实验四 操作系统存储管理实验报告一、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（1） 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。
在本实验中，假定页面大小为1k ，用户虚存容量为32k ，用户内存容量为4页到32页。
（2） produce_addstream 通过随机数产生一个指令序列，共320条指令。
A 、 指令的地址按下述原则生成：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B 、 具体的实施方法是：1）在[0，319]的指令地址之间随机选取一起点m ； 2） 顺序执行一条指令，即执行地址为m+1的指令；3） 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 ’； 4）顺序执行一条指令，地址为m ’+1的指令 5）在后地址[m ’+2，319]中随机选取一条指令并执行； 6） 重复上述步骤1）~5），直到执行320次指令页地址流长度页面失效次数命中率-=1C、将指令序列变换称为页地址流在用户虚存中，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）计算并输出下属算法在不同内存容量下的命中率。
1）先进先出的算法（FIFO）；2）最近最少使用算法（LRU）；3）最佳淘汰算法（OPT）；4）最少访问页面算法（LFR）；其中3）和4）为选择内容三、系统框图五运行结果首先打印出产生的指令信息，第一列为指令序列号，第二列为指令地址，第三列为指令所在的虚页号选择FIFO调度算法，并且内存从3也开始逐渐增加到32页，打印出缺页次数缺页率，命中率选择LRU调度算法，并且内存从3也开始逐渐增加到32页，打印出缺页次数缺页率，命中率选择OPT调度算法，并且内存从3也开始逐渐增加到32页，打印出缺页次数缺页率，命中率六实验程序产生指令流文件produce_addstream.h #ifndef PRODUCE_ADDSTREAM_H #define PRODUCE_ADDSTREAM_H #include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<time.h>#include<iomanip.h>#include<vector>using namespace std;#define random(x) (rand()%x)#define MAX_LENGTH 320struct produce{int num; //指令序号int zhiling; //指令地址int virtualpage; //指令虚页号produce *next;};struct produce*creatlist();void insert(struct produce *first,struct produce *s); //插入一个节点（尾插法）void print(struct produce *first); //打印函数int max(vector<vector<int> >,int );struct produce*creatlist(){srand((int)time(0));struct produce*first=new produce;first->next=NULL;int m=0,m1=0;/*int yanzheng[20]={7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1};for (int i=0;i<(MAX_LENGTH/4);i++){struct produce *s0;s0=new produce;s0->num=i*4+0;s0->zhiling=yanzheng[i*4+0];s0->virtualpage=s0->zhiling;insert(first,s0);struct produce *s1;s1=new produce;s1->num=i*4+1;s1->zhiling=yanzheng[i*4+1];s1->virtualpage=s1->zhiling;insert(first,s1);struct produce *s2;s2=new produce;s2->num=i*4+2;s2->zhiling=yanzheng[i*4+2];s2->virtualpage=s2->zhiling;insert(first,s2);struct produce *s3;s3=new produce;s3->num=i*4+3;s3->zhiling=yanzheng[i*4+3];s3->virtualpage=s3->zhiling;insert(first,s3);}//*///*for (int i=0;i<(MAX_LENGTH/4);i++){struct produce *s0;s0=new produce;m=random(MAX_LENGTH);s0->num=i*4+0;s0->zhiling=m+1;s0->virtualpage=s0->zhiling/10;insert(first,s0);m1=random(m+1);struct produce *s1;s1=new produce;s1->num=i*4+1;s1->zhiling=m1;s1->virtualpage=s1->zhiling/10;insert(first,s1);struct produce *s2;s2=new produce;s2->num=i*4+2;s2->zhiling=m1+1;s2->virtualpage=s2->zhiling/10;insert(first,s2);struct produce *s3;s3=new produce;s3->num=i*4+3;s3->zhiling=random(MAX_LENGTH-m1-2)+m1+2;s3->virtualpage=s3->zhiling/10;insert(first,s3);}//*/return first;}void insert(struct produce *first,struct produce *s){struct produce *r=first;struct produce *p;while(r){p=r;r=r->next;}p->next=s;p=s;p->next=NULL;}void print(struct produce *first) //打印函数{struct produce *p;p =first->next;cout<<"随机产生的指令的信息如下"<<endl;cout<<"指令序号"<<"指令地址"<<"指令虚页号"<<endl;while (p){cout<<p->num<<'\t'<<p->zhiling<<setw(14)<<p->virtualpage<<endl;p=p->next;}}int max(vector<vector<int> > page,int Maxpage){int a=0,position=0;for (int i=0;i<Maxpage;i++){if (page[i][1]>a){a=page[i][1];position=i;}}return position;}#endif先来先出调度算法：fifo.h#ifndef FIFO_H#define FIFO_Hvoid fifo(struct produce *first,int Maxpage){vector<int> page(Maxpage);//for (int i=0;i<Maxpage;i++)page[i]=-1;int rear=0;//定义一个变量，指向要被替换的位置int pages;//定义变量保存当前指令的所在的地址int count1=0;//int count2=0;//缺页次数int find=1;struct produce *p=first->next;while (p){pages=p->virtualpage;for(int i=0;i<Maxpage;i++){if (page[i]==-1||count1<Maxpage){page[i]=pages;count1 ++;count2 ++;find =1;break;}else if (page[i]==pages){find =1;break;}find=0;}if (find==0){page[rear]=pages;rear ++;rear=rear%Maxpage;count2 ++;}p=p->next;}cout<<"FIFO调度算法缺页次数缺页率命中率"<<endl;cout<<count2<<setw(25)<<double(count2)/MAX_LENGTH<<setw(10)<<1-dou ble(count2)/MAX_LENGTH<<endl;}#endif FIFO_HLRU调度算法lru.h#ifndef LRU_H#define LRU_H#include<vector>using namespace std;//int max(vector<vector<int> >,int );void lru(struct produce*first,int Maxpage){struct produce*p=first->next;vector<vector<int> > page2(Maxpage, vector<int>(2));int count1=0; //定义内存已经被占用的页数int count2=0; //定义记录缺页次数int equal=0; //定义判断如果当前页数与比较的页数，如果相等则为1，否则为0int place=0; //定义要替换的位置for (int i=0;i<Maxpage;i++){page2[i][0]=-1;page2[i][1]=0;}while (p){if (count1<Maxpage){for (int i=0;i<Maxpage;i++){page2[i][1]=page2[i][1]+1;if (page2[i][0]==-1){page2[i][0]=p->virtualpage;count2++;break;}else if (page2[i][0]==p->virtualpage){page2[i][1] =1;}}count1++;}else{for (int i=0;i<Maxpage;i++){page2[i][1] +=1;if (page2[i][0]==p->virtualpage){equal=1;place=i;break;}}if (equal==1){page2[place][1] =1;equal=0;}else{place = max(page2,Maxpage);page2[place][1]=1;page2[place][0]=p->virtualpage;count2++;}}p=p->next;}cout<<"LRU调度算法缺页次数缺页率命中率"<<endl;cout<<count2<<setw(24)<<double(count2)/MAX_LENGTH<<setw(10)<<1-dou ble(count2)/MAX_LENGTH<<endl;}#endif LRU_HOPT调度算法opt.h#ifndef OPT_H#define OPT_H#include<vector>using namespace std;int search(struct produce*place,int position);void opt(struct produce*first,int Maxpage){struct produce*p =first->next;vector<vector<int> > page3(Maxpage, vector<int>(2));int count1=0; //定义内存已被使用的页数int count2=0; //定义缺页次数int current=0; //定义当前工作位置int equal=0; //定义判断如果当前页数与比较的页数，如果相等则为1，否则为0int place=0; //定义要替换的位置for (int i=0;i<Maxpage;i++){page3[i][0]=-1;page3[i][1]=0;}while (p){//cout<<1111<<endl;if (count1<Maxpage){for (int i=0;i<Maxpage;i++){if (page3[i][0]==-1){page3[i][0]=p->virtualpage;page3[i][1]=search(p,current);count2++;break;}else if (page3[i][0]==p->virtualpage){page3[i][1]=search(p,current);}}count1++;}else{for (int i=0;i<Maxpage;i++){if (page3[i][0]==p->virtualpage){equal=1;place=i;break;}}if (equal==1){page3[place][1] =search(p,current);equal=0;}else{place = max(page3,Maxpage);page3[place][1]=search(p,current);page3[place][0]=p->virtualpage;count2 +=1;}}p=p->next;current +=1;}cout<<"OPT调度算法缺页次数缺页率命中率"<<endl;cout<<count2<<setw(25)<<double(count2)/MAX_LENGTH<<setw(10)<<1-dou ble(count2)/MAX_LENGTH<<endl;}int search(struct produce*place,int position){struct produce*p=place->next;int current=place->virtualpage;int position1=position+1;while(p){if (current==p->virtualpage){return position1;}position1++;p=p->next;}return position1;}#endif主函数控制台ccglmain.cpp#include<iostream.h>#include "produce_addstream.h"#include "fifo.h"#include "lru.h"#include "opt.h"void main(){int S; //定义变量记录用户选择char again; //定义变量用户选择继续还是退出cout<<"开始产生内存指令"<<endl;struct produce *first=creatlist();//产生随机指令cout<<"打印产生的指令信息"<<endl;print(first);//打印产生的指令信息while (1){int Maxpage=3;//定义内存最大页面数cout<<"输入你的选择"<<endl;cout<<"1:FIFO(先进先出)调度算法\n"<<"2:LRU(最近最少使用算法)\n"<<"3:OPT(最佳淘汰算法)\n"<<"4:清屏"<<endl;cin>>S;while(S>4||S<1){cout<<"输入错误重新输入"<<endl;cin>>S;}if (S!=4){while(Maxpage<=32){switch(S){case 1:fifo(first,Maxpage);break;case 2:lru(first,Maxpage);break;case 3:opt(first,Maxpage);break;default:break;}Maxpage++;}cout<<"是否继续调用其他算法？是请按y/Y,否请按其它键"<<endl;cin>>again;if(again=='y'||again=='Y'){continue;}else break;}else system("cls");}}。
操作系统：实验4 存储管理(实验报告)
欢迎共阅班级： 姓名： 学号：5) 当前计算机的实际内存大小为：______________________________________ 分析程序4-1，请回答问题：1) 理论上每个Windows 应用程序可以独占的最大存储空间是：_____________2) 程序中，用于检查系统中虚拟内存特性的API 函数是：__________________ 4.2 Windows 虚拟内存本节实验的目的是：实验4存储管理1) 通过实验了解Windows内存的使用，学习如何在应用程序中管理内存，体会Windows应用程序内存的简单性和自我防护能力。
2) 学习检查虚拟内存空间或对其进行操作；3) 了解Windows的内存结构和虚拟内存的管理，进而了解进程堆和Windows为使用内存而提供的一些扩展功能。
1. 工具/准备工作在开始本节实验之前，请回顾教材的相关内容。
需要准备一台运行Windows系统的计算机，且安装了C/C++编译器。
2. 实验内容与步骤将系统当前的保留区（reserved）虚拟地址空间填入表4.3中。
表4.3 实验记录2) 根据运行结果，请简单描述程序运行的流程：_________________________________________________________________________________________________________________________________________的程序段，该段程序试图通过VirtualAlloc()函数，然后利用物理备用内存将整个块分配到虚拟内存空间的任何位置。
这种技术只对拥有1GB以上的RAM且都有换页文件的计算机可行。
从运行结果看，这种技术成功了吗？_________________。
3) 程序中说明为___________________________________________________的程序段，该段程序利用VirtualAlloc()函数，如果函数成功，则获得大块内存，但不将任何物理内存调配到此块中。
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。
虚拟内存管理实习报告
虚拟内存管理实习报告姓名李炜学号**********日期4月10日目录内容一：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 (9)内容四：收获及感想 (9)内容五：对课程的意见和建议 (9)内容六：参考文献 (10)内容一：总体概述这次实习主要是加入对tlb和虚拟内存的进一步支持，并且实验一下在原理课上学到过的各种替换策略，tlb是为了加速从虚拟地址到物理地址的翻译过程，而虚拟内存更是肩负着提供比实际物理内存更大的虚拟内存的重任，有了虚拟内存，才可以运行比实际内存更大的程序。
内容二：任务完成情况任务完成列表（Y/N）具体Exercise的完成情况TLB异常处理部分：Exercise 1:这个文件中和本次实习相关的主要是StartProcess这个函数，在这个函数中，首先打开一个文件，判断这个文件是否是可执行文件，如果是的话，为这个文件开辟一块地址空间来运行一个新线程，之后初始化和这个线程相关的寄存器，初始化完成之后运行这个程序。
其中在开辟新的地址空间的时候，为这个地址空间中的page table的每一项进行了初始化。
所以在后面对translationEntry增加内容的时候，最好还是在这个初始化过程中加入相应的初始化操作。
在构造可执行文件的空间时，首先读入这个文件的开始部分，即noffH，这个部分包含了文件的magic number（表示是否是可执行文件），文件中代码，数据，栈等各部分的位置、大小等。
之后根据这个大小，按照页大小分配内存页数量，初始化page table，将可执行文件的代码段和数据段按照虚存与内存一一对应的方式读入内存中。
(h)在这个文件中，主要是针对虚拟机整体的操作，其中在构造函数中，首先初始化了寄存器和内存，这个部分和本次实习没有关系，下面初始化了tlb中的项。
开始的时候，我认为对于每个地址空间都应该有自己的tlb，每次切换线（进）程的时候都要同时切换tlb内容，这个方案在nachos这样的虚拟机上实际上时可以实现的，而且tlb的miss可能会比只有一个tlb 要少很多，但是这种情况不符合计算机系统的实际情况，因为对于实际的计算机体系结构来说，tlb是一个硬件不见，每个cpu的核心应该具备一个tlb，因为多超标量等优化机制的存在，线程切换十分频繁，如果每次都要同时按照线程切换tlb，那样代价太大了，tlb本身是用来利用局部性来减少对page table的访问的，如果频繁改变tlb内容开销上太大，得不偿失。
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。
操作系统实验4虚拟内存页面置换4种算法实验报告
操作系统实验报告实验题目：程序模拟内存页面置换策略学院：计算机学院专业班级：网络工程年级：2011级姓名：学号：完成时间：2013 年12 月8 日指导教师：指导教师评定成绩：指导教师签名：年月日指导教师评定成绩：指导教师签名：年月日指导教师评定成绩：指导教师签名：年月日本科学生实验项目任务书说明：学院、专业、年级均填全称，如：计算机学院、计算机科学与技术、2011。
实验报告正文1 需求分析（1）根据内存访问的局部性原理产生不少于1000次的页面请求序列。
需要从MFC界面的一个编辑框中得到一个大于1000的页面数，再根据页面数随机产生页面地址（本次试验主要将地址控制在0—100）。
（2）统计在不同页框数目下的页面失效率。
首先，要初始化页框，再编写isExit函数，用来判断某页是否已经存在在页框中。
在将FIFO作为置换策略的情况下，我们用一个Button控制该算法，在该算法下，我们设置了页框数分别为8,10,12,14的4种情况。
设置了4个HitNumber变量分别记录4中情况下的命中页数，用于画折线图和计算缺页率。
在将OPT，LUR，COLCK作为置换策略的情况下，基本需求同FIFO。
（3）在画折线图时，主要需要的就是从（1）（2）步骤里得到的页框数和HitNumber数，用CDC的MoveTO和LineTo两个函数。
2 系统设计（类图、模块图等）程序主界面模块图3 关键代码描述（1）初始条件产生函数①获得由界面输入的页面数void COS4aDlg::OnBnClickedButton1(){// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码UpdateData(true);m_e3=PageNumber;UpdateData(false);}②随机产生并输出页面访问地址void COS4aDlg::OnBnClickedButton2(){// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码CString str;srand(time(NULL));UpdateData(true);int count=0;for(int i=0;i<PageNumber;i++){ count++;CString q;PageOrder[i]=rand()%100;q.Format("%d",PageOrder[i]);if(count%8==0)str+=q+"\r\n";elsestr+=q+"__";}m_e4=str;UpdateData(false);}（2）4种算法的关键代码①FIFO的实现，得到4中页框数下的缺页率和命中数void COS4aDlg::OnBnClickedButton3(){// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码U pdateData(true);i nt x=0; //标记最早进入内存的页面C String s2,s3,s4,s5;C String d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o;C String str1,str2,str3,str4;f or(int i=0;i<8;i++)In[i]=PageOrder[i];f or(int i=8;i<PageNumber;i++){CString s1;CString a,b,c;for(int j=0;j<8;j++){a.Format("%d",In[j]);s1+=a+"_";}if(isExit1(i)==0){b="调出内存的页面是";c.Format("%d",In[x]);In[x]=PageOrder[i];x=(x+1)%8;}else{b="页面命中!";c.Format("%d",PageOrder[i]);FHitNumber1++;}s2+=s1+" "+b+c+"\r\n";}f loat lost1=((PageNumber-FHitNumber1)*1.0/PageNumber)*100;d.Format("%f",lost1);e.Format("%d",8);f="在页框数为"+e+"时FIFO缺页率为："+d;s tr1=s2+"\r\n"+f;f or(int i=0;i<10;i++)In[i]=PageOrder[i];f or(int i=10;i<PageNumber;i++){CString s1;CString a,b,c;for(int j=0;j<10;j++){a.Format("%d",In[j]);s1+=a+"_";}if(isExit2(i)==0){b="调出内存的页面是";c.Format("%d",In[x]);In[x]=PageOrder[i];x=(x+1)%10;}else{b="页面命中!";c.Format("%d",PageOrder[i]);FHitNumber2++;}s3+=s1+" "+b+c+"\r\n";}f loat lost2=((PageNumber-FHitNumber2)*1.0/PageNumber)*100;g.Format("%f",lost2);h.Format("%d",10);i="当页框数为"+h+"时FIFO缺页率为："+g;s tr2=s3+"\r\n"+i;for(int i=0;i<12;i++)In[i]=PageOrder[i];f or(int i=12;i<PageNumber;i++){CString s1;CString a,b,c;for(int j=0;j<12;j++){a.Format("%d",In[j]);s1+=a+"_";}if(isExit3(i)==0){b="调出内存的页面是";c.Format("%d",In[x]);In[x]=PageOrder[i];x=(x+1)%12;}else{b="页面命中!";c.Format("%d",PageOrder[i]);FHitNumber3++;}s4+=s1+" "+b+c+"\r\n";}f loat lost3=((PageNumber-FHitNumber3)*1.0/PageNumber)*100; j.Format("%f",lost3);k.Format("%d",12);l="当页框数为"+k+"时FIFO缺页率为："+j;s tr3=s4+"\r\n"+l;f or(int i=0;i<14;i++)In[i]=PageOrder[i];f or(int i=14;i<PageNumber;i++){CString s1;CString a,b,c;for(int j=0;j<14;j++){a.Format("%d",In[j]);s1+=a+"_";}if(isExit4(i)==0){b="调出内存的页面是";c.Format("%d",In[x]);In[x]=PageOrder[i];x=(x+1)%14;}else{b="页面命中!";c.Format("%d",PageOrder[i]);FHitNumber4++;}s5+=s1+" "+b+c+"\r\n";}f loat lost4=((PageNumber-FHitNumber4)*1.0/PageNumber)*100; m.Format("%f",lost4);n.Format("%d",14);o="当页框数为"+n+"时FIFO缺页率为："+m;s tr4=s5+"\r\n"+o;m_e5+=str1+"\r\n\r\n"+str2+"\r\n\r\n"+str3+"\r\n\r\n"+str4+"\r\n"; U pdateData(false);}int COS4aDlg::isExit1(int i){f or(int j=0;j<8;j++){if(In[j]==PageOrder[i])return 1;}r eturn 0;}②OPT的实现，获得4种情况下的缺页率和命中数void COS4aDlg::OnBnClickedButton4(){// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码U pdateData(true);i nt x=0; //标记最早进入内存的页面C String s2,s3,s4,s5;C String d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o;C String str1,str2,str3,str4;f or(int i=0;i<8;i++)In[i]=PageOrder[i];f or(int i=8;i<PageNumber;i++){CString s1;CString a,b,c;for(int j=0;j<8;j++){a.Format("%d",In[j]);s1+=a+"_";}if(isExit1(i)==1){b="页面命中!";c.Format("%d",PageOrder[i]);OHitNumber1++;}else{b="调出内存的页面是";c.Format("%d",In[x]);x=Best1(i);In[x]=PageOrder[i];}s2+=s1+" "+b+c+"\r\n";}f loat lost1=((PageNumber-OHitNumber1)*1.0/PageNumber)*100;d.Format("%f",lost1);e.Format("%d",8);f="当页框数为"+e+"时OPT缺页率为："+d;s tr1=s2+"\r\n"+f;f or(int i=0;i<10;i++)In[i]=PageOrder[i];f or(int i=10;i<PageNumber;i++){CString s1;CString a,b,c;for(int j=0;j<10;j++){a.Format("%d",In[j]);s1+=a+"_";}if(isExit2(i)==1){b="页面命中!";c.Format("%d",PageOrder[i]);OHitNumber2++;}else{b="调出内存的页面是";c.Format("%d",In[x]);x=Best2(i);In[x]=PageOrder[i];}s3+=s1+" "+b+c+"\r\n";}f loat lost2=((PageNumber-OHitNumber2)*1.0/PageNumber)*100;g.Format("%f",lost2);h.Format("%d",10);i="当页框数为"+h+"时OPT缺页率为："+g;s tr2=s3+"\r\n"+i;f or(int i=0;i<12;i++)In[i]=PageOrder[i];f or(int i=12;i<PageNumber;i++){CString s1;CString a,b,c;for(int j=0;j<12;j++){a.Format("%d",In[j]);s1+=a+"_";}if(isExit3(i)==1){b="页面命中!";c.Format("%d",PageOrder[i]);OHitNumber3++;}else{b="调出内存的页面是";c.Format("%d",In[x]);x=Best3(i);In[x]=PageOrder[i];}s4+=s1+" "+b+c+"\r\n";}f loat lost3=((PageNumber-OHitNumber3)*1.0/PageNumber)*100; j.Format("%f",lost3);k.Format("%d",12);l="当页框数为"+k+"时OPT缺页率为："+j;s tr3=s4+"\r\n"+l;f or(int i=0;i<14;i++)In[i]=PageOrder[i];f or(int i=14;i<PageNumber;i++){CString s1;CString a,b,c;for(int j=0;j<14;j++){a.Format("%d",In[j]);s1+=a+"_";}if(isExit4(i)==1){b="页面命中!";c.Format("%d",PageOrder[i]);OHitNumber4++;}else{b="调出内存的页面是";c.Format("%d",In[x]);x=Best4(i);In[x]=PageOrder[i];}s5+=s1+" "+b+c+"\r\n";}f loat lost4=((PageNumber-OHitNumber4)*1.0/PageNumber)*100;m.Format("%f",lost4);n.Format("%d",14);o="当页框数为"+n+"时OPT缺页率为："+m;s tr4=s5+"\r\n"+o;m_e5+=str1+"\r\n\r\n"+str2+"\r\n\r\n"+str3+"\r\n\r\n"+str4;U pdateData(false);}int COS4aDlg::Best1(int mi){i nt i=0,j=0,k=0,l=0,n=0,h=0,x=0,y=0;//分别代表In[0],In[1],In[2],等0的为最近最迟出现的页面。
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。
虚拟内存实验报告
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。
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。
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。
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(四)实验报告--虚拟内存
操作系统实验(四)实验报告--虚拟内存操作系统实验（四）虚拟内存1、实验题目页面置换算法模拟——OPT、FIFO和LRU算法2、实验目的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，如最佳（Optimal）置换算法、先进先出（Fisrt In First Out）置换算法和最近最久未使用（Least Recently Used）置换算法3、实验内容1）OPT算法：需要发生页面置换时，算法总是选择在将来最不可能访问的页面进行置换。
2）FIFO算法：算法总是选择在队列中等待时间最长的页面进行置换。
3）LRU算法：如果某一个页面被访问了，它很可能还要被访问；相反，如果它长时间不被访问，那么，在最近未来是不大可能被访问的。
4、程序代码#include<iostream>#include <cstdlib>#include <time.h>#include <cstdio>#define L 30///页面走向长度最大为30using namespace std;int M=4; ///内存块struct P///定义一个结构体{int num,time;}p[30];int Input(int m,P p[L])///打印页面走向状态{m=30;int i,j;j=time(NULL);///取时钟时间srand(j);///以时钟时间x为种子，初始化随机数发生器cout<<"页面走向: ";for(i=0; i<m; i++){p[i].num=rand( )%10;///产生1到10之间的随即数放到数组p中p[i].time=0;cout<<p[i].num<<" ";}cout<<endl;return m;}void print(P *page1)///打印当前的页面{P *page=new P[M];page=page1;for(int i=0; i<M; i++)cout<<page[i].num<<" ";cout<<endl;}int Search(int e,P *page1 )///寻找内存块中与e相同的块号{P *page=new P[M];page=page1;for(int i=0; i<M; i++)if(e==page[i].num)return i; ///返回i值return -1;}int Max(P *page1)///寻找最近最长未使用的页面用于OPT算法{P *page=new P[M];page=page1;int e=page[0].time,i=0;while(i<M) ///找出离现在时间最长的页面{if(e<page[i].time) e=page[i].time;i++;}for( i=0; i<M; i++)if(e==page[i].time)return i; ///找到离现在时间最长的页面返回其块号return -1;}int Count(P *page1,int i,int t,P p[L])///记录当前内存块中页面离下次使用间隔长度用于OPT算法{P *page=new P[M];page=page1;int count=0;for(int j=i; j<L; j++){if(page[t].num==p[j].num )break;///当前页面再次被访问时循环结束else count++;///否则count+1}return count;///返回count的值}int main(){int c=1;int m=0,t=0;float n=0;///缺页次数m=Input(m,p);///调用input函数，返回m值M=4;P *page=new P[M];///dowhile(c==1||c==2||c==3){int i=0;for(i=0; i<M; i++) ///初试化页面基本情况{page[i].num=0;page[i].time=m-1-i;}cout<<"1:FIFO页面置换"<<endl;cout<<"2:LRU页面置换"<<endl;cout<<"3:OPT页面置换"<<endl;cout<<"按其它键结束程序；"<<endl;cin>>c;if(c==1)///FIFO页面置换///FIFO();{n=0;cout<<" FIFO算法页面置换情况如下: "<<endl;cout<<endl;while(i<m){if(Search(p[i].num,page)>=0) ///当前页面在内存中{cout<<p[i].num<<" "; ///输出当前页p[i].numcout<<" "<<endl;i++; ///i加1}else ///当前页不在内存中{if(t==M)t=0;else{n++; ///缺页次数加1page[t].num=p[i].num; ///把当前页面放入内存中cout<<p[i].num<<" ";print(page); ///打印当前页面t++; //下一个内存块i++; ///指向下一个页面}}}cout<<"缺页次数："<<n<<" 缺页率："<<n<<"/"<<m<<" ="<<n/m<<endl;}if(c==2)///LRU页面置换,最近最久未使用{n=0;cout<<" LRU算法页面置换情况如下: "<<endl;cout<<endl;while(i<m){int a;t=Search(p[i].num,page);if(t>=0)///如果已在内存块中{page[t].time=0;///把与它相同的内存块的时间置0for(a=0; a<M; a++)if(a!=t)page[a].time++;///其它的时间加1cout<<p[i].num<<" ";cout<<"不缺页"<<endl;}else ///如果不在内存块中{n++; ///缺页次数加1t=Max(page); ///返回最近最久未使用的块号赋值给tpage[t].num=p[i].num; ///进行替换page[t].time=0; ///替换后时间置为0cout<<p[i].num<<" ";print(page);for(a=0; a<M; a++)if(a!=t)page[a].time++; ///其它的时间加1}i++;}cout<<"缺页次数："<<n<<" 缺页率："<<n<<"/"<<m<<" = "<<n/m<<endl;}if(c==3)///OPT页面置换{n=0;cout<<" OPT算法置换情况如下:"<<endl;cout<<endl;while(i<m){if(Search(p[i].num,page)>=0)///如果已在内存块中{cout<<p[i].num<<" ";cout<<" "<<endl;i++;}else///如果不在内存块中{int a=0;for(t=0; t<M; t++)if(page[t].num==0)a++;///记录空的内存块数if(a!=0) ///有空内存块{int q=M;for(t=0; t<M; t++)if(page[t].num==0&&q>t)q=t;///把空内存块中块号最小的找出来page[q].num=p[i].num;///把缺页换过来n++; ///缺页次数加一cout<<p[i].num<<" ";print(page);i++;}else{int temp=0,s;for(t=0; t<M; t++) ///寻找内存块中下次使用离现在最久的页面if(temp<Count(page,i,t,p)){temp=Count(page,i,t,p);s=t;}///把找到的块号赋给spage[s].num=p[i].num;n++;cout<<p[i].num<<" ";print(page);i++;}}}cout<<"缺页次数："<<n<<" 缺页率："<<n<<"/"<<m<<" = "<<n/m<<endl;}}///while(c==1||c==2||c==3);return 0;}5、心得体会通过该实验，是我对虚拟内存更加了解，对最佳置换算法、先进先出算法、最近最久算法更加了解。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
操作系统实验（四）虚拟内存1、实验题目页面置换算法模拟——OPT、FIFO和LRU算法2、实验目的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，如最佳（Optimal）置换算法、先进先出（Fisrt In First Out）置换算法和最近最久未使用（Least Recently Used）置换算法3、实验内容1）OPT算法：需要发生页面置换时，算法总是选择在将来最不可能访问的页面进行置换。
2）FIFO算法：算法总是选择在队列中等待时间最长的页面进行置换。
3）LRU算法：如果某一个页面被访问了，它很可能还要被访问；相反，如果它长时间不被访问，那么，在最近未来是不大可能被访问的。
4、程序代码#include<iostream>#include <cstdlib>#include <time.h>#include <cstdio>#define L 30///页面走向长度最大为30using namespace std;int M=4; ///内存块struct P///定义一个结构体{int num,time;}p[30];int Input(int m,P p[L])///打印页面走向状态{m=30;int i,j;j=time(NULL);///取时钟时间srand(j);///以时钟时间x为种子，初始化随机数发生器cout<<"页面走向: ";for(i=0; i<m; i++){p[i].num=rand( )%10;///产生1到10之间的随即数放到数组p中p[i].time=0;cout<<p[i].num<<" ";}cout<<endl;return m;}void print(P *page1)///打印当前的页面{P *page=new P[M];page=page1;for(int i=0; i<M; i++)cout<<page[i].num<<" ";cout<<endl;}int Search(int e,P *page1 )///寻找内存块中与e相同的块号{P *page=new P[M];page=page1;for(int i=0; i<M; i++)if(e==page[i].num)return i; ///返回i值return -1;}int Max(P *page1)///寻找最近最长未使用的页面用于OPT算法{P *page=new P[M];page=page1;int e=page[0].time,i=0;while(i<M) ///找出离现在时间最长的页面{if(e<page[i].time) e=page[i].time;i++;}for( i=0; i<M; i++)if(e==page[i].time)return i; ///找到离现在时间最长的页面返回其块号return -1;}int Count(P *page1,int i,int t,P p[L])///记录当前内存块中页面离下次使用间隔长度用于OPT算法{P *page=new P[M];page=page1;int count=0;for(int j=i; j<L; j++){if(page[t].num==p[j].num )break;///当前页面再次被访问时循环结束else count++;///否则count+1}return count;///返回count的值}int main(){int c=1;int m=0,t=0;float n=0;///缺页次数m=Input(m,p);///调用input函数，返回m值M=4;P *page=new P[M];///dowhile(c==1||c==2||c==3){int i=0;for(i=0; i<M; i++) ///初试化页面基本情况{page[i].num=0;page[i].time=m-1-i;}cout<<"1:FIFO页面置换"<<endl;cout<<"2:LRU页面置换"<<endl;cout<<"3:OPT页面置换"<<endl;cout<<"按其它键结束程序；"<<endl;cin>>c;if(c==1)///FIFO页面置换///FIFO();{n=0;cout<<" FIFO算法页面置换情况如下: "<<endl;cout<<endl;while(i<m){if(Search(p[i].num,page)>=0) ///当前页面在内存中{cout<<p[i].num<<" "; ///输出当前页p[i].numcout<<" "<<endl;i++; ///i加1}else ///当前页不在内存中{if(t==M)t=0;else{n++; ///缺页次数加1page[t].num=p[i].num; ///把当前页面放入内存中cout<<p[i].num<<" ";print(page); ///打印当前页面t++; //下一个内存块i++; ///指向下一个页面}}}cout<<"缺页次数："<<n<<" 缺页率："<<n<<"/"<<m<<" = "<<n/m<<endl;}if(c==2)///LRU页面置换,最近最久未使用{n=0;cout<<" LRU算法页面置换情况如下: "<<endl;cout<<endl;while(i<m){int a;t=Search(p[i].num,page);if(t>=0)///如果已在内存块中{page[t].time=0;///把与它相同的内存块的时间置0for(a=0; a<M; a++)if(a!=t)page[a].time++;///其它的时间加1cout<<p[i].num<<" ";cout<<"不缺页"<<endl;}else ///如果不在内存块中{n++; ///缺页次数加1t=Max(page); ///返回最近最久未使用的块号赋值给tpage[t].num=p[i].num; ///进行替换page[t].time=0; ///替换后时间置为0cout<<p[i].num<<" ";print(page);for(a=0; a<M; a++)if(a!=t)page[a].time++; ///其它的时间加1}i++;}cout<<"缺页次数："<<n<<" 缺页率："<<n<<"/"<<m<<" = "<<n/m<<endl;}if(c==3)///OPT页面置换{n=0;cout<<" OPT算法置换情况如下:"<<endl;cout<<endl;while(i<m){if(Search(p[i].num,page)>=0)///如果已在内存块中{cout<<p[i].num<<" ";cout<<" "<<endl;i++;}else///如果不在内存块中{int a=0;for(t=0; t<M; t++)if(page[t].num==0)a++;///记录空的内存块数if(a!=0) ///有空内存块{int q=M;for(t=0; t<M; t++)if(page[t].num==0&&q>t)q=t;///把空内存块中块号最小的找出来page[q].num=p[i].num;///把缺页换过来n++; ///缺页次数加一cout<<p[i].num<<" ";print(page);i++;}else{int temp=0,s;for(t=0; t<M; t++) ///寻找内存块中下次使用离现在最久的页面if(temp<Count(page,i,t,p)){temp=Count(page,i,t,p);s=t;}///把找到的块号赋给spage[s].num=p[i].num;n++;cout<<p[i].num<<" ";print(page);i++;}}}cout<<"缺页次数："<<n<<" 缺页率："<<n<<"/"<<m<<" = "<<n/m<<endl;}}///while(c==1||c==2||c==3);return 0;}5、心得体会通过该实验，是我对虚拟内存更加了解，对最佳置换算法、先进先出算法、最近最久算法更加了解。