操作系统b-上机实验-内存

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1、实验三Linux内存实验一、实验内容A.使用命令实现反汇编，查看目标文件虚拟地址；B.使用free命令实现内存查看；C.实现example.c查看用户进程空间地址分布。二、实验目的理解内存虚拟地址概念，掌握查看系统内存使用情况，理解用户进程空间的地址分布。三、实验环境登陆Linux虚拟机，进入Linuxshell，提示符为$，表示普通用户提示符。四、实验题目本次实验，需在在以用户名为名字的目录下创建“labmemory”目录，在该目录下实现A、B、C三题。A【题目】使用objdump-d命令实现hello.o的反汇编【要求】1、使用命令gcc-chello.c实现对hello.c的

2、编译（注：-c只实现编译不链接），形成hello.o目标代码。使用objdump-dhello.o命令实现对hello.o的反汇编，并回答相应问题。【问题】（1）hello.o文件的地址是虚地址还是物理实地址？虚地址（2）hello.o文件大小为多少？1K（3）hello.o文件包含几条机器指令？8（4）hello.o文件中第四条机器指令的地址是多少？62、使用gcchello.c–ohello实现对hello.c的编译和链接，objdump-dhello命令实现对hello的反汇编，并回答相应问题。【问题】（1）hello文件的地址是虚地址还是物理实地址？物理实地址6（2）hel

3、lo文件大小为多少？7195B（3）hello文件中第四条机器指令的地址是多少？80482b9（4）编译形成的hello.o与编译和链接形成的hello文件谁大谁小？为什么？hello文件大,因为其链接进去了一些库函数。B【题目】实现example.c查看用户进程空间地址分布【要求】基于预备知识的基础上，创建example.c文件，对文件的执行结果加以说明，并回答相应问题。【预备知识】1、虚拟内存线性空间在32位平台上为4GB的固定大小，也就是Linux的虚拟地址空间也这么大。Linux内核将这4G字节的空间分为两部分。最高的1G字节（从虚地址0xC0000000到0xFFFFFF

4、FF）供内核使用，称为“内核空间”。而较低的3G字节（从虚地址0x00000000到0xBFFFFFFF），供各个进程使用，称为“用户空间”。用户进程通常情况下只能访问用户空间的虚拟地址，不能访问内核空间。例外情况是用户进程通过系统调用访问内核空间。因为每个进程可以通过系统调用进入内核，因此，Linux内核空间由系统内的所有进程共享。于是，从具体进程的角度来看，每个进程可以拥有4G字节的虚拟地址空间(也叫虚拟内存)。每个进程有各自的私有用户空间（0～3G），这个空间对系统中的其他进程是不可见的。最高的1GB内核空间则为所有进程以及内核所共享。用户空间对应进程，所以每当进程切换，用户

5、空间就会跟着变化。每个进程的用户空间都是完全独立，互不相干的。把同一个程序同时运行10次，会看到10个进程使用的线性地址一摸一样。创建进程fork()，程序载入execve()，动态内存分配malloc()等进程相关操作都需要分配内存给进程。这时进程申请和获得的不是物理地址，仅仅是虚拟地址。实际的物理内存只有当进程真的去访问新获取的虚拟地址时，才会由请页机制产生缺页异常，从而进入分配实际页框的程序。该异常是虚拟内存机制赖以存在的基本保证------它会告诉内核去为进程分配物理页，并建立对应的页表，这之后虚拟地址才实实在在的映射到了物理地址上。在应用程序中，常用malloc函数进行动

6、态内存分配，而在linux内核中，通常使用kmalloc来动态分配内存。6进程虚拟地址空间物理地址与虚拟地址之间的位移量就是3GB（0xC0000000），在Linux代码中就叫做PAGE_OFFSET。对于内核空间而言，给定一个虚地址x，其物理地址为“x-PAGE_OFFSET”，给定一个物理地址x，其虚地址为“x+PAGE_OFFSET”。这里再次说明，这种映射关系只适应于内核空间，而用户空间的地址映射要复杂得多，它是通过分页机制完成的。2、进程的用户空间管理每个进程经编译、链接后形成的二进制映像文件有一个代码段和数据段，进程运行时须有独占的堆栈空间。进程的内存映像是指内核在内

7、存中如何存放可执行程序文件。在将程序转化为进程的过程中，操作系统将可执行程序由硬盘复制到内存中。从内存的低地址到高地址依次如下图所示。由下图可以看出，6栈段安排在用户空间的顶部，运行时由顶向下延伸；代码段和数据段则在低部，运行时并不向上延伸，大小固定。从数据段的顶部到栈段地址的下沿这个区间是一个巨大的空洞，这就是进程在运行时调用malloc()或new()可以动态分配的空间，也叫动态内存或堆。l代码段：即二进制机器代码，代码段是只读的，可被多个进程共享。如一个进程创建