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《操作系统》实验报告
实验题目 物理存储器与进程逻辑地址
空间的管理
学生姓名
lee
学
号
专业班级
指导教师
院系名称
计算机与信息学院
2017 年
10
月
30 日
实验 7
物理存储器与进程逻辑地址空间的 管理
1. 实验目的与要求
?通过查看物理存储器的使用情况,并练习分配和回收物理内存,从而掌握物理存储器 的管理方法。
?通过查看进程逻辑地址空间的使用情况,并练习分配和回收虚拟内存,从而掌握进程 逻辑地址空间的管理方法。
2. 实验原理
阅读本书第 6 章。重点阅读第 6.3 节和第 6.6 节,了解物理存储器的管理方式和进程逻 辑地址空间的管理方式。
3. 实验内容
3.1 准备实验
按照下面的步骤准备实验:
启动OS Lab。
新建一个EOS Kernel项目。
2 阅读控制台命令“pm”相关的源代码,并查看其执行的结果
阅读ke/sysproc.c文件中第1059行的ConsoleCmdPhysicalMemory函数,学习“pm”命令 是如何统计并输出物理存储器信息的。在阅读的过程中需要注意下面几点:
?在统计输出物理存储器信息之前要关闭中断,之后要打开中断,这样可以防止在命令 执行的过程中有其它线程分配或者释放物理页。
?全局变量MiTotalPageFrameCount保存了物理页的总数。每个物理页的大小是4KB,由 宏PAGE_SIZE定义。
?全局变量MiZeroedPageCount和MiFreePageCount分别保存了零页和空闲页的数量。 ??计算已用物理页数量的方法是:物理页总数减去零页数量,再减去空闲页数量。
按照下面的步骤执行控制台命令“pm”,查看物理存储器的信息:
按F7生成在本实验3.1中创建的EOS Kernel项目。
按F5启动调试。
待EOS启动完毕,在EOS控制台中输入命令“pm”后按回车。
观察命令执行的结果,如图 1 所示,可以了解当前物理存储器的使用情况。
图1:“pm”命令的执行结果
3.3 分配物理页和释放物理页
接下来,在pm命令函数中添加分配物理页和释放物理页的代码,单步调试管理物理页 的方法。按照下面的步骤修改pm命令的源代码:
使用OS Lab打开本实验文件夹中的pm.c文件(将文件拖动到OS Lab窗口中释放即可打 开)。此文件中有一个修改后的ConsoleCmdPhysicalMemory函数,主要是在原有代码的 后面增加了分配物理页和释放物理页的代码。
使用pm.c文件中ConsoleCmdPhysicalMemory函数的函数体替换ke/sysproc.c文件中 ConsoleCmdPhysicalMemory函数的函数体。
按F7生成修改后的EOS Kernel项目。
按F5启动调试。
待EOS启动完毕,在EOS控制台中输入命令“pm”后按回车。
观察命令执行的结果,如图 2 所示,尝试说明分配物理页或者释放物理页后物理存储器 的变化情况。
图 2:分配物理页或者释放物理页后物理存储器的变化情况。
按照下面的步骤调试分配物理页和释放物理页的过程:
结束之前的调试。
在ke/sysproc.c文件的ConsoleCmdPhysicalMemory函数中,在调用MiAllocateAnyPages 函数的代码行(第1103行)添加一个断点,在调用MiFreePages函数的代码行(第1115行) 添加一个断点。
按F5启动调试。
待EOS启动完毕,在EOS控制台中输入命令“pm”后按回车。
pm命令开始执行后,会在调用MiAllocateAnyPages函数的代码行处中断,按F11调试进 入MiAllocateAnyPages函数。
按F10单步调试MiAllocateAnyPages函数的执行过程,尝试回答下面的问题:
本次分配的物理页的数量是多少?分配的物理页的页框号是多少?
物理页是从空闲页链表中分配的?还是从零页链表中分配的?
哪一行语句减少了空闲页的数量?哪一行语句将刚刚分配的物理页由空闲状态修改 为忙状态?
绘制MiAllocateAnyPages函数的流程图。
答:(1)本次分配的物理页的数量是1,分配的物理页的页框号是0x409;(
2) 物理页是从空闲页链表中分配的,;
第226行MiFreePageListHead = MiGetPfnDatabaseEntry(Pfn)-Next;和第227行 MiFreePageCount--;减少了空闲页的数量,第229行将刚刚分配的物理页由空闲状态修改为 忙状态;
MiAllocateAnyPages函数的流程图
图3 MiAllocateAnyPages函数监视和堆栈
继续调试释放物理页的过程:
按F5继续执行,会在调用MiFreePages函数的代码行处
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