07物理存储器与进程逻辑地址空间的管理

《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： 1. 启动OS Lab。

2. 新建一个EOS Kernel项目。

3.2 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： 1. 按F7生成在本实验3.1中创建的EOS Kernel项目。 2. 按F5启动调试。

3. 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：

1. 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。

2. 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。 3. 按F7生成修改后的EOS Kernel项目。 4. 按F5启动调试。

5. 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： 1. 结束之前的调试。

2. 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。 3. 按F5启动调试。

4. 待EOS启动完毕，在EOS控制台中输入命令“pm”后按回车。

5. 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。

6. 按F10单步调试MiAllocateAnyPages函数的执行过程，尝试回答下面的问题： (1) 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？ (2) 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？

(3) 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？

(4) 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,；