操作系统中的地址映射是计算机内存管理的关键组成部分，它涉及到程序执行时如何将逻辑地址转换为物理地址，确保正确地访问内存。本实验主要探讨了三种类型的地址：物理地址、逻辑地址和虚拟地址，以及地址转换的过程，特别是针对段页式管理的实现原理。 1. 物理地址：物理地址是内存单元实际的、唯一的地址，直接对应于内存芯片的存储位置，是硬件层面的地址。在编程或操作系统中并不直接使用物理地址。 2. 逻辑地址：逻辑地址是程序中使用的地址，由编译器或链接器分配，它代表程序中指令或数据相对于程序起始位置的偏移。在Intel的段式管理中，逻辑地址由段标识符和段内偏移量组成。 3. 虚拟地址：在386保护模式下运行的Windows程序中，虚拟地址是程序实际使用的地址，也是逻辑地址的等价物。虚拟地址允许操作系统为每个进程创建独立的地址空间，提供内存保护和地址空间的抽象。 4. 地址转换：CPU通过两次转换将逻辑地址转化为物理地址。逻辑地址经过段式管理单元转化为线性地址，然后线性地址通过页式管理单元转化为物理地址。这个过程中涉及段表和页表，以及可能的段号、页号和页内偏移量。 5. 段页式管理：在这种管理方式中，进程的虚拟地址由段号、页号和页内偏移地址组成。每个进程有一个段表，每个段有自己的页表，用于存储段内的虚页到物理页的映射。段表中包含指向页表的地址和页表长度，以便进行地址转换。 6. 动态地址变换：在段页式系统中，访问内存通常需要多次内存访问。从段表获取页表地址，然后查找页表以得到最终的物理地址。这种多级的地址查找增加了CPU的访问延迟，但提供了更高级别的地址管理和保护。 7. 实验目的：通过实验，学生将能够理解和掌握分页机制，了解页表的工作原理，熟悉寻址过程，以及各种寄存器在地址转换中的作用。同时，实验有助于学生深入理解段页式管理的实现细节和效率问题。 地址映射是操作系统中不可或缺的一部分，它保证了程序在内存中的有效管理和高效执行。通过实验学习，学生能更好地理解这一复杂但至关重要的概念。

操作系统是计算机系统的核心组成部分，负责管理和协调系统的硬件与软件资源，提供给用户和其他软件一个抽象的接口。在本次实验中，我们将深入探讨操作系统中的存储管理，特别是针对XV6操作系统的分页存储地址变换机制。XV6是一个简洁的UNIX-like操作系统，常用于教学和研究目的，它的内存管理机制对理解操作系统原理至关重要。 分页存储管理系统是现代计算机系统中广泛采用的一种内存管理方式。它的核心思想是将物理内存划分为固定大小的页框，同时将进程的虚拟地址空间分割成同样大小的页。通过页表，系统能够将虚拟地址映射到物理地址，实现地址变换。 在XV6中，地址变换的过程如下： 1. **虚拟地址结构**：XV6的虚拟地址由两部分组成：页号（Page Number, PN）和页内偏移（Page Offset, PO）。页号指示了虚拟地址所属的页，而页内偏移则指明了该地址在页内的位置。 2. **页表**：XV6使用单级页表，每个进程都有自己的页表，存储在内存中。页表项（Page Table Entry, PTE）包含了页框号（Physical Frame Number,PFN）以及访问控制标志等信息。 3. **地址变换**：当CPU生成一个虚拟地址时，会使用MMU（Memory Management Unit）进行地址变换。MMU首先根据虚拟地址的页号查找页表，找到对应的页表项。如果页表项有效（非零），则MMU将页表项中的PFN与虚拟地址的页内偏移组合，形成物理地址。如果页表项无效，则会产生一个页错误（Page Fault）。 4. **页错误处理**：页错误是当试图访问的页面不在物理内存中时发生的情况。这时，操作系统会根据情况采取不同的策略，如换出当前页，换入所需页，然后更新页表，使页表项有效。 5. **内存分配与回收**：XV6使用伙伴系统进行物理内存的分配和回收。伙伴系统是一种高效算法，可以将内存块分成不同大小的对，便于快速找到合适的空闲块。 在实验中，你可能需要编写代码来模拟这个过程，例如，实现虚拟地址到物理地址的转换函数，或者编写处理页错误的代码。`main.c`可能是实现这些功能的主要源文件，而`entryother.S`和`entry.S`则是XV6的入口点，通常包含初始化和中断处理代码，它们可能涉及到地址变换和页错误处理的入口。 理解XV6的分页存储管理不仅有助于掌握操作系统的基本原理，还能为深入学习其他高级内存管理技术，如虚拟内存、分段存储、多级页表等打下基础。通过实际操作，你可以更直观地体验到操作系统如何在有限的物理内存资源上高效运行多个并发进程。

包括实验题目，代码及运行结果 实验2 银行家算法（2学时） 一、实验目的 理解银行家算法，掌握进程安全性检查的方法及资源分配的方法。 二、实验内容 编写程序实现银行家算法，并验证程序的正确性。 三、实验要求 编制模拟银行家算法的程序，并以下面给出的例子验证所编写的程序的正确性。 例子：某系统有A、B、C、D 4类资源共5个进程（P0、P1、P2、P3、P4）共享，各进程对资源的需求和分配情况如下表所示。 进程 已占资源 最大需求数 A B C D A B C D P0 0 0 1 2 0 0 1 2 P1 1 0 0 0 1 7 5 0 P2 1 3 5 4 2 3 5 6 P3 0 6 3 2 0 6 5 2 P4 0 0 1 4 0 6 5 6 现在系统中A、B、C、D 4类资源分别还剩1、5、2、0个，请按银行家算法回答下列问题： （1）现在系统是否处于安全状态？ （2）如果现在进程P1提出需求（0、4、2、0）个资源的请求，系统能否满足它的请求？

实验报告在我的文章部分，这里的资源和文章的实验报告都是配套的。友友们可以先去看看我文章里头的实验报告长什么样，里头有运行截图，如果符合自己的要求的话就可以下载代码喽！

设计一个有N个进程的进程调度程序。 1、进程调度算法：采用动态最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）。 2、每个进程有一个进程控制块（PCB）表示。进程控制块可以包含如下信息：  进程名----进程标示数ID；  优先数----Priority，优先数越大优先权越高；  到达时间----进程的到达时间为进程输入的时间；  进程还需要运行时间----AllTime，进程运行完毕AllTime =0；  已用CPU时间----CPUTime；  进程的阻塞时间StartBlock----表示当进程在运行StartBlock个时间片后，进程将进入阻塞状态；  进程的阻塞时间StartTime----表示当进程阻塞StartTime个时间片后，进程将进入就绪状态；  进程状态----State；  队列指针----Next，用来将PCB排成队列。 3、调度原则  进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定（也可以由随机数产生）。进程的到达时间为进程输入的时间；  进程的运行时间以时间片为单位进行计算；  进程在就绪队列中带一个时间片，优先数

实验二、进程通信（一） ——管道及共享内存 学号： 姓名： 班级： 1. 实验目的 (1)加深对管道概念的理解。 (2)掌握利用管道进行进程通信的程序设计。 （3） Linux系统的共享内存机制允许在任意进程间大批量地交换数据。本实验的目的是了解和 熟悉Linux支持的共享存储区机制。 2. 实验内容 任务一、 管道 (1)运行源码 运行上文进程管理中给出的例子，查看自己运行的结果，并进行分析。 (2)编写程序 父进程将一字符串交给子进程处理。子进程读字符串，将里面的字符反向后再交给父 进程，父进程最后打印反向的字符串。 任务二、 共享内存 （1）阅读例2的程序，运行一次该程序，然后用ipcs命令查看系统中共享存储区的情况 ，再次执行该程序，再用ipcs命令查看系统中共享内存的情况，对两次的结果进行比较 ，并分析原因。最后用ipcrm命令删除自己建立的共享存储区。 （有关ipcs和ipcrm介绍见后面一页） （2）每个同学登陆两个窗口，先在一个窗口中运行例3程序1（或者只登陆一个窗口，先 在该窗口中以后台方式运行程序1），然后在另一个窗口中运行例3程序2，观察程序的运 行结果并分析。运

实验内容： Exercise 1: 本实验是模拟操作系统的主存分配，运用可变分区的存储管理算法设计主存分配和回收程序，并不实际启动装入作业。 Exercise 2: 采用最先适应法、最佳适应法、最坏适应法分配主存空间。 Exercise 3: 当一个新作业要求装入主存时，必须查空闲区表，从中找出一个足够大的空闲区。若找到的空闲区大于作业需要量，这是应把它分成二部分，一部分为占用区，加一部分又成为一个空闲区。 Exercise 4: 当一个作业撤离时，归还的区域如果与其他空闲区相邻，则应合并成一个较大的空闲区，登在空闲区表中。 Exercise 5: 设计的模拟系统中，进程数不小于5，进程调度方式可以采用实验一中的任何一种。 Exercise 6: 运行所设计的程序，输出有关数据结构表项的变化和内存的当前状态。

内含实验报告+代码（源代码+可执行文件）+截图

操作系统实验二报告-时间片轮转进程调度算法.doc

操作系统实验二：生产者——消费者问题 1. 在Windows操作系统上，利用Win32 API提供的信号量机制，编写应用程序实现生产者——消费者问题。 2. 在Linux操作系统上，利用Pthread API提供的信号量机制，编写应用程序实现生产者——消费者问题。 3. 两种环境下，生产者和消费者均作为独立线程，并通过empty、full、mutex三个信号量实现对缓冲进行插入与删除。 4. 通过打印缓冲区中的内容至屏幕，来验证应用程序的正确性。