计算机操作系统实验报告

### 计算机操作系统实验报告知识点解析 #### 实验背景及目标 本次实验的主要目的是让学生通过实际操作加深对计算机操作系统中内存管理的理解，特别是虚拟存储器的实现方式。虚拟存储器是现代操作系统中的一个关键概念，它允许程序访问比实际物理内存更大的地址空间。这一特性极大地提高了内存的利用效率，并使得多任务环境下的程序运行更为高效。 #### 虚拟存储器原理 虚拟存储器是一种将磁盘空间当作内存来使用的机制。当程序运行时，并不是所有代码和数据都必须驻留在主存中，而只需要将当前需要的部分加载到主存即可。这样，多个进程就可以共享有限的主存资源，即使它们的总大小超过了物理内存的实际容量。虚拟存储器通过页表来跟踪每个页在物理内存中的位置，当发生缺页中断时，操作系统会将所需的页面从磁盘调入内存。 #### 先进先出（FIFO）页面调度算法 在本实验中，重点关注的是先进先出（FIFO）页面调度算法。这是一种简单的页面置换策略，其工作原理是当内存已满且新的页面需要被调入时，将最早进入内存的页面淘汰掉，以便为新页面腾出空间。虽然FIFO算法实现简单，但在某些情况下可能会导致Belady异常现象，即分配更多的物理页面反而会导致更多的缺页中断。 #### 数据结构与符号说明 实验中使用了以下数据结构： - `struct info`：表示页表，其中包含： - `bool flag`：标记该页面是否在内存中。 - `long block`：在内存中的块号。 - `long disk`：该页面在磁盘上的位置。 - `bool dirty`：标记页面是否被修改过。 - `long po`：队列标记，用于追踪FIFO算法中的页面顺序。 - `long P[M]`：数组，用于存储页面序列。 #### 程序设计与初始化 程序使用了Microsoft Visual C++ 6.0编译器进行开发。主要函数包括： - `init_ex1()`：初始化页表，设置前几个页面的信息。 - `work_ex1()`：读取用户输入的页号和单元号，根据页表信息输出相应的绝对地址或缺页提示。 - `init_ex2()`：初始化页表和队列标记，同样设置前几个页面的信息。 - `work_ex2()`：读取用户输入并处理缺页中断，使用FIFO算法进行页面调度。 #### 算法流程概述 1. **初始化**：使用`init_ex2()`函数初始化页表和队列标记。 2. **处理用户输入**：通过`work_ex2()`函数接收用户输入的页号和单元号。 3. **检查页表**：如果请求的页面已经在内存中(`pagelist[p].flag == true`)，则计算并输出绝对地址。 4. **缺页处理**：如果请求的页面不在内存中，则触发缺页中断。 - 检查是否有空闲的内存块。如果有，则直接将页面装入空闲块。 - 如果没有空闲块，则使用FIFO算法选择一个最老的页面进行替换，并更新队列标记。 5. **输出结果**：输出处理结果或提示缺页情况。 #### 结论 通过本次实验，学生能够深入理解虚拟存储器的工作原理以及FIFO页面调度算法的具体实现过程。这不仅有助于理论知识的学习，也为解决实际问题提供了实践基础。此外，该实验还展示了如何使用C语言进行内存管理和页面调度的基本编程技巧，对于培养学生的编程能力和解决问题的能力具有重要意义。