物理存儲(chǔ)器與進(jìn)程邏輯地址空間的管理

PAGEPAGE1操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程編號(hào)0906553實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱物理存儲(chǔ)器與進(jìn)程邏輯地址空間的管理學(xué)號(hào)年級(jí)姓名專業(yè)學(xué)生所在學(xué)院指導(dǎo)教師實(shí)驗(yàn)室名稱地點(diǎn)哈爾濱工程大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

第五次物理存儲(chǔ)器與進(jìn)程邏輯地址空間的管理一、實(shí)驗(yàn)概述1.實(shí)驗(yàn)名稱物理存儲(chǔ)器與進(jìn)程邏輯地址空間的管理2.實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)查看物理存儲(chǔ)器的使用情況，并練習(xí)分配和回收物理內(nèi)存，從而掌握物理存儲(chǔ)器的管理方法。通過(guò)查看進(jìn)程邏輯地址空間的使用情況，并練習(xí)分配和回收虛擬內(nèi)存，從而掌握進(jìn)程邏輯地址空間的管理方法。3.實(shí)驗(yàn)類型驗(yàn)證＋設(shè)計(jì)4.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)閱讀控制臺(tái)命令“pm”相關(guān)的源代碼，并查看其執(zhí)行的結(jié)果分配物理頁(yè)和釋放物理頁(yè)閱讀控制臺(tái)命令“vm”相關(guān)的源代碼，并查看其執(zhí)行的結(jié)果在系統(tǒng)進(jìn)程中分配虛擬頁(yè)和釋放虛擬頁(yè)在應(yīng)用程序進(jìn)程中分配虛擬頁(yè)和釋放虛擬頁(yè)二、實(shí)驗(yàn)環(huán)境EOS操作系統(tǒng)和OSLab集成實(shí)驗(yàn)環(huán)境，主要運(yùn)用了C語(yǔ)言。三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程1.設(shè)計(jì)思路和流程圖else{printf("\n");printf("realeaseerror");}printf("\n");printf("\nEndlessloop!");while(1){};/*進(jìn)入死循環(huán)，這樣應(yīng)用程序就不會(huì)結(jié)束。*/ }else{printf("Error!\n");return0;}printf("Success!\n");return1;}4.程序運(yùn)行時(shí)的初值和運(yùn)行結(jié)果4.1準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)OSLab。新建一個(gè)EOSKernel項(xiàng)目。4.2閱讀控制臺(tái)命令“pm”相關(guān)的源代碼，并查看其執(zhí)行的結(jié)果按照下面的步驟執(zhí)行控制臺(tái)命令“pm”，查看物理存儲(chǔ)器的信息：1.按F7生成在本實(shí)驗(yàn)3.1中創(chuàng)建的EOSKernel項(xiàng)目。2.按F5啟動(dòng)調(diào)試。3.待EOS啟動(dòng)完畢，在EOS控制臺(tái)中輸入命令“pm”后按回車。4.3分配物理頁(yè)和釋放物理頁(yè)接下來(lái)，在pm命令函數(shù)中添加分配物理頁(yè)和釋放物理頁(yè)的代碼，單步調(diào)試管理物理頁(yè)的方法。1.使用OSLab打開(kāi)本實(shí)驗(yàn)文件夾中的pm.c文件。2.使用pm.c文件中ConsoleCmdPhysicalMemory函數(shù)的函數(shù)體替換ke/sysproc.c文件中ConsoleCmdPhysicalMemory函數(shù)的函數(shù)體。3.按F7生成修改后的EOSKernel項(xiàng)目。4.按F5啟動(dòng)調(diào)試。5.待EOS啟動(dòng)完畢，在EOS控制臺(tái)中輸入命令“pm”后按回車。按照下面的步驟調(diào)試分配物理頁(yè)和釋放物理頁(yè)的過(guò)程：1.結(jié)束之前的調(diào)試。2.在ke/sysproc.c文件的ConsoleCmdPhysicalMemory函數(shù)中，在調(diào)用MiAllocateAnyPages函數(shù)的代碼行添加一個(gè)斷點(diǎn)，在調(diào)用MiFreePages函數(shù)的代碼行添加一個(gè)斷點(diǎn)。3.按F5啟動(dòng)調(diào)試。4.待EOS啟動(dòng)完畢，在EOS控制臺(tái)中輸入命令“pm”后按回車。5.pm命令開(kāi)始執(zhí)行后，會(huì)在調(diào)用MiAllocateAnyPages函數(shù)的代碼行處中斷，按F11調(diào)試進(jìn)入MiAllocateAnyPages函數(shù)。6.按F10單步調(diào)試MiAllocateAnyPages函數(shù)的執(zhí)行過(guò)程。繼續(xù)調(diào)試釋放物理頁(yè)的過(guò)程：1.按F5繼續(xù)執(zhí)行，會(huì)在調(diào)用MiFreePages函數(shù)的代碼行處中斷，按F11調(diào)試進(jìn)入MiFreePages函數(shù)。2.按F10單步調(diào)試MiFreePages函數(shù)的執(zhí)行過(guò)程。結(jié)束此次調(diào)試。4.4閱讀控制臺(tái)命令“vm”相關(guān)的源代碼，并查看其執(zhí)行的結(jié)果按照下面的步驟執(zhí)行控制臺(tái)命令“vm”，查看系統(tǒng)進(jìn)程的虛擬地址描述符信息：1.按F5啟動(dòng)調(diào)試。2.待EOS啟動(dòng)完畢，在EOS控制臺(tái)中輸入命令“pt”后按回車?！皃t”命令可以輸出當(dāng)前系統(tǒng)中的進(jìn)程列表，其中系統(tǒng)進(jìn)程的ID為1。3.在EOS控制臺(tái)中輸入命令“vm1”后按回車?？梢园凑障旅娴牟襟E執(zhí)行控制臺(tái)命令“vm”，查看當(dāng)創(chuàng)建了一個(gè)應(yīng)用程序進(jìn)程后，系統(tǒng)進(jìn)程和應(yīng)用程序進(jìn)程中虛擬地址描述符的信息：1.在“項(xiàng)目管理器”窗口中雙擊Floppy.img文件使用FloppyImageEditor工具打開(kāi)此軟盤(pán)鏡像。2.將本實(shí)驗(yàn)文件夾中的LoopApp.exe文件添加到軟盤(pán)鏡像的根目錄中。3.點(diǎn)擊FloppyImageEditor工具欄上的保存按鈕，關(guān)閉該工具。4.按F5啟動(dòng)調(diào)試。5.待EOS啟動(dòng)完畢，在EOS控制臺(tái)中輸入命令“A:\LoopApp.exe”后按回車。此時(shí)就使用EOS應(yīng)用程序文件LoopApp.exe創(chuàng)建了一個(gè)應(yīng)用程序進(jìn)程，由于此進(jìn)程執(zhí)行了一個(gè)死循環(huán)，所以此進(jìn)程不會(huì)結(jié)束執(zhí)行，除非關(guān)閉虛擬機(jī)。6.此時(shí)按Ctrl+F2切換到“Console-2”，然后輸入命令“pt”后按回車。輸出的信息如圖所示。其中ID為31的進(jìn)程就是應(yīng)用程序進(jìn)程，ID為33的線程就是應(yīng)用程序進(jìn)程的主線程。7.輸入命令“vm1”后按回車，可以查看系統(tǒng)進(jìn)程中虛擬地址描述符的信息。8.輸入命令“vm31”后按回車，可查看應(yīng)用程序進(jìn)程中虛擬地址描述符的信息。為了加深對(duì)進(jìn)程邏輯地址空間的理解，可以在控制臺(tái)1至控制臺(tái)7中都執(zhí)行命令“A:\LoopApp.exe”，從而讓?xiě)?yīng)用程序創(chuàng)建7個(gè)進(jìn)程，然后在控制臺(tái)8中執(zhí)行“pt”、“vm”等命令，查看系統(tǒng)進(jìn)程和應(yīng)用程序進(jìn)程的虛擬地址描述符。4.5在系統(tǒng)進(jìn)程中分配虛擬頁(yè)和釋放虛擬頁(yè)首先，按照下面的步驟修改vm命令的源代碼：1.使用OSLab打開(kāi)本實(shí)驗(yàn)文件夾中的vm.c文件。2.使用vm.c文件中ConsoleCmdVM函數(shù)的函數(shù)體替換ke/sysproc.c文件中ConsoleCmdVM函數(shù)的函數(shù)體。3.按F7生成修改后的EOSKernel項(xiàng)目。4.按F5啟動(dòng)調(diào)試。5.待EOS啟動(dòng)完畢，在EOS控制臺(tái)中輸入命令“vm1”后按回車。命令執(zhí)行的結(jié)果會(huì)同時(shí)轉(zhuǎn)儲(chǔ)在“輸出”窗口中，內(nèi)容如圖所示。1.在ke/sysproc.c文件的ConsoleCmdVM函數(shù)中，在調(diào)用MmAllocateVirtualMemory函數(shù)的代碼行添加一個(gè)斷點(diǎn)，在調(diào)用MmFreeVirtualMemory函數(shù)的代碼行添加一個(gè)斷點(diǎn)。2.按F5啟動(dòng)調(diào)試。3.待EOS啟動(dòng)完畢，在EOS控制臺(tái)中輸入命令“vm1”后按回車。4.vm命令開(kāi)始執(zhí)行后，會(huì)在調(diào)用MmAllocateVirtualMemory函數(shù)的代碼行處中斷。此時(shí)要注意參數(shù)BaseAddress和RegionSize初始化的值。按F11調(diào)試進(jìn)入MmAllocateVirtualMemory函數(shù)。5.按F10單步調(diào)試MmAllocateVirtualMemory函數(shù)的執(zhí)行過(guò)程，嘗試回答下面的問(wèn)題：繼續(xù)調(diào)試釋放虛擬頁(yè)的過(guò)程：1.按F5繼續(xù)執(zhí)行，會(huì)在調(diào)用MmFreeVirtualMemory函數(shù)的代碼行處中斷。此時(shí)要注意參數(shù)BaseAddress和RegionSize初始化的值。按F11調(diào)試進(jìn)入MmFreeVirtualMemory函數(shù)。2.按F10單步調(diào)試MmFreeVirtualMemory函數(shù)的執(zhí)行過(guò)程，嘗試回答下面的問(wèn)題：1.嘗試在調(diào)用MmAllocateVirtualMemory函數(shù)時(shí)將RegionSize參數(shù)的設(shè)置為PAGE_SIZE+1。2.在調(diào)用MmAllocateVirtualMemory函數(shù)時(shí)將BaseAddress參數(shù)的值設(shè)置為已經(jīng)被占用的虛擬內(nèi)存0xA0000000，觀察“輸出”窗口中轉(zhuǎn)儲(chǔ)的信息。3.嘗試在調(diào)用MmAllocateVirtualMemory函數(shù)時(shí)將RegionSize參數(shù)的值設(shè)置為PAGE_SIZE*2，將BaseAddress參數(shù)的值設(shè)置為0xA0017004，觀察“輸出”窗口中轉(zhuǎn)儲(chǔ)的信息。4.6在應(yīng)用程序進(jìn)程中分配虛擬頁(yè)和釋放虛擬頁(yè)4.6.1要求創(chuàng)建一個(gè)EOS應(yīng)用程序，并編寫(xiě)代碼完成下列功能：1.調(diào)用API函數(shù)VirtualAlloc，分配一個(gè)整型變量所需的空間，并使用一個(gè)整型變量的指針指向這個(gè)空間。2.修改整型變量的值為0xFFFFFFFF。在修改前輸出整型變量的值，在修改后再輸出整型變量的值。3.調(diào)用API函數(shù)Sleep，等待10秒鐘。4.調(diào)用API函數(shù)VirtualFree，釋放之前分配的整型變量的空間。5.進(jìn)入死循環(huán)，這樣應(yīng)用程序就不會(huì)結(jié)束。4.6.2測(cè)試方法1.代碼修改完畢后，按F7生成EOS應(yīng)用