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1、田宝文计算机06.520061301156操作系统课程设计实验报告实验题目：操作系统课程设计学号：20061301156姓名：田宝文班级：计算机06.5E-mail：tianbaowen@yahoo.com.cn硬件环境：CPU：P4内存：512M硬盘：80G显示器：17”CRT系统：LinuxRedhat8.0,Nachos-3.4具体实验内容：实验准备：将gcc-2.8.1-mips.tar.gz的mips解压到在/usr/local,然后将nachos-3.4解压到home下，由于较新版本的linux对nachos－3.
2、4的支持不是很好，因此需要删除nachos-3.4/code目录下Makefile.common中的-fwritable-strings。测试：在nachos-3.4/code/threads目录下进行测试：Lab12用户空间虚拟内存管理26田宝文计算机06.520061301156实验目的：所谓虚存管理，就是用一部分的磁盘作为物理内存的扩充。用户程序在执行的过程中，其图象可能在物理内存中，也可能在虚拟内存中。当物理内存大小受限时，就需要使用虚拟内存，因此，设计虚拟内存也就显得尤为重要。Nachos虚拟内存细节：Nachos的
3、虚拟内存管理比较简单,主要是页式管理.用户程序中的虚拟地址向物理内存地址变换的过程受页表或快表控制.页表和快表的数据项的结构是一样的,都由一个虚页号,一个实页和一些其它的标志组成.页表和快表的不同点在于大小不同,快表比页表小得多,里面放的是最常用的页表项,可以看作是页表的高速缓冲区.当快表不存在时就用页表进行地址转换,否则使用快表.虚实地址转换是由inttranslate(intvirtAddr,int*physAddr,intsize,boolwriting.）完成的。其中：virAddr--要转换的虚地址;physAddr
4、--用来存放转换成功后的实地址;size--内存读写的长度;writing--是否是写内存操作.如果转换成功,则返回无错的标志,否则返回出错类型.当用户程序读写内存时,Nachos先调用translate函数进行虚实地址转换,如果translate返回值是无错,则用实地址读写内存,否则发出一个异常信号,信号类型就是translate的返回值.每个地址空间都有相应的页表，页表中的每一项称为页表条目。在本实验中，会牵涉到其中的三个主要字段：USE、DIRTY和VALID，它们在machine/translate.h中有详细描述。A
5、ddrSpace结构包含了Nachos进程地址空间的所有信息：页表、页表长度等，以及操作地址空间的函数。当创建了一个新的进程时，该结构也就随之产生并初始化。所提供的代码已实现了页面调度机制，在该机制中，仅在一个执行进程访问页面时，才将它从可执行的源文件中读入物理内存。所以，在进程刚创建时，页表中的所有条目都是初始化为无效的（所有页表条目的有效位都置为false）。然而，访问这样的页面（不属于任何程序段）一般来说是不合法的。当初始化一个页表时，要生成一个报告，该报告说明哪些页面的访问是合法的，而哪些页面的访问是不合法的（Lega
6、l字段）。每个可执行程序都以一个头开始，它指定程序中所有程序段的虚存范围。虚拟存储系统的总体设计采用一部分磁盘作为虚拟内存的使用方法有两种方式：一种是将物理内存和虚拟内存合并起来，作为一个整体使用；另一种是将实际的物理内存作为虚拟内存的cache。前一种方式，系统可以运行的最大用户程序会比后一种大一些，但是后一种方式实现起来较为简单。该实例采用后一种方式。读者可以自行设计和实现前一种方式。目前流行的操作系统开辟虚拟内存有三种方式：1.在物理磁盘上开辟单独的一块作为虚拟内存（有别于文件系统）26田宝文计算机06.52006130
7、11561.将一个独立的磁盘分区作为虚拟内存2.将文件系统中的一个文件作为虚拟内存这三种方式各有千秋，通过物理磁盘来实现一般效率较高，而第一种方式比第二种方式少占用磁盘分区，第二种方式实现较为简单。第三种方式灵活性较好，可以动态增加虚拟内存的大小。这里Nachos的虚存管理改进采用第二种方式，这是因为；1.对于swap区的操作提供自己的处理方式要比使用文件系统的功能获得更好的性能；2.原始的Nachos本身提供的功能十分简单，其最初的文件系统也是需要改进的，将swap区和文件系统完全分离将使系统更加灵活和可伸缩，同时也可以并行
8、地开发虚存管理系统和文件系统。改进后的虚存管理系统使用分页管理算法，实页和虚页通过各自的页表进行管理。总的说来，系统中有三类页表，实页页表、虚页页表和用户程序页表。实页页表和虚页页表整个系统只有一张，由操作系统维护，在Nachos中，实页页表和虚页页表都占用宿主机的内存；每个
