操作系统存储管理实验报告讲学.pdf

操作系统存储管理是计算机科学中的核心课程，主要关注如何有效地分配和管理有限的内存资源，以满足多个并发运行的进程需求。本实验报告基于北京邮电大学的操作系统实验，旨在通过实践深入理解存储管理的关键概念和技术。 一、实验目的 实验的主要目的是让学生掌握内存管理的基本原理和方法，包括伙伴算法与虚拟存储区的管理策略，以及最佳置换算法的实现。通过实际编程和模拟，加深对这些理论的理解，提升解决实际问题的能力。 二、实验内容 实验内容主要包括两个部分：伙伴算法的实现和虚拟存储区与内存工作区管理算法的比较。伙伴算法是一种用于动态内存分配和回收的策略，而虚拟存储区管理则涉及到页表、页面替换等技术，这两部分共同构成了现代操作系统内存管理的基础。 1. 伙伴算法 - 原理：伙伴系统是一种分块内存分配策略，将内存划分为大小为2的幂的块，分配时寻找最接近请求大小的块，并在释放时将相邻的块合并成更大的块。 - 伙伴概念：两个大小相等的块称为伙伴。 - 内存释放：当内存块被释放时，系统会检查其伙伴是否也为空，如果为空，则合并成更大的块。 - 位图法：利用位图记录内存状态，1表示已分配，0表示空闲。 - 伪代码：通过编程语言（如C或Python）实现伙伴算法的逻辑。 - 运行结果：展示内存分配和释放的过程，验证算法的正确性。 2. 虚拟存储区和内存工作区的不同算法 - 虚拟存储区：进程看到的连续地址空间，实际上由物理内存和磁盘上的交换空间共同组成，通过页面映射机制实现。 - 内存工作区：实际在物理内存中运行的程序部分，通常小于虚拟地址空间，因为部分数据和代码可能在磁盘上。 三、编程实现 这部分要求学生编写代码来模拟伙伴算法和最佳置换算法。最佳置换算法是一种页面替换策略，它假设可以预知未来，总是选择在未来最长时间内不被访问的页面进行替换。 1. 最佳置换算法 - 基本思想：如果知道未来所有页面访问顺序，那么每次应该替换最长时间未使用的页面，以最小化缺页率。 通过这样的实验报告，学生不仅能够了解理论知识，还能通过编程实践提高问题解决和调试技能，为理解和应用更复杂的操作系统概念打下坚实基础。