如何进行分页存储器管理的实验？

分页存储器管理实验

一、实验目的与要求

1、学习i386处理器的二级页表硬件机制：通过实际操作，深入理解i386处理器在分页存储器管理中的工作原理。

2、理解分页存储器管理原理：掌握虚拟地址到物理地址的映射机制。

3、查看EOS应用程序进程和系统进程的二级页表映射信息：通过具体实验，观察和分析页目录和页表的管理方式。

4、编程修改页目录和页表的映射关系：实践分页地址变换原理，增强对分页存储管理的理解。

二、实验环境

1、操作系统：Windows XP

2、开发平台：Tevation OS Lab

3、实验对象：EOS操作系统

三、实验步骤

准备实验

1、启动OS Lab：打开Tevation OS Lab集成环境。

2、新建一个EOS应用程序项目：按照指导创建并配置一个新的EOS应用程序项目。

查看EOS应用程序进程的页目录和页表

1、使用memory.c文件替换源代码：将提供的memory.c文件中的源代码复制到EOS应用程序项目的EOSApp.c文件中。

2、添加getcr3.asm文件：

右键点击“项目管理器”窗口中的“源文件”文件夹节点。

选择“添加”中的“添加新文件”，选择“asm源文件”模板。

在“名称”中输入文件名称“func”。

点击“添加”按钮，并将getcr3.asm文件中的源代码复制到func.asm文件中。

3、生成并启动调试：

按F7生成修改后的EOS应用程序项目。

按F5启动调试。

4、查看输出信息：

应用程序执行的过程中，会将该进程的二级页表映射信息输出到虚拟机窗口和OS Lab“输出”窗口中。

将“输出”窗口中的内容复制到一个文本文件中以备分析。

查看应用程序进程和系统进程并发时的页目录和页表

1、修改EOS应用程序：取消EOSApp.c第121行语句（该语句会让程序等待10秒）的注释。

2、生成并启动调试：

按F7生成修改后的EOS应用程序项目。

按F5启动调试。

3、切换控制台查看系统进程信息：

在“Console-1”中应用程序等待期间，按Ctrl+F2切换到“Console-2”。

输入命令“mm”后按回车，查看系统进程的二级页表映射信息。

将输出内容复制到文本文件中。

4、比较两个进程的页表信息：结合图示，分析应用程序进程和系统进程页目录和页表的差异与共性。

查看应用程序进程并发时的页目录和页表

1、再次修改EOS应用程序：取消EOSApp.c第201行语句（该语句会让程序再次等待10秒）的注释。

2、生成并启动调试：

按F7生成修改后的EOS应用程序项目。

按F5启动调试。

3、创建并发进程：

在“Console-1”中会自动执行EOSApp.exe，创建该应用程序进程。

利用等待时间，按Ctrl+F2切换到“Console-2”。

输入eosapp命令后按回车，再执行一个EOSApp.exe，创建第二个并发进程。

4、查看并发进程的页表信息：

由EOSApp.exe创建的两个并发进程会先后在各自的控制台和OS Lab“输出”窗口中，输出各自的二级页表映射信息。

将输出内容复制到文本文件中。

5、比较并分析：结合图示，分析两个并发进程的用户地址空间和物理页映射情况。

在二级页表中映射新申请的物理页

1、验证第一个上文归纳：

新建一个EOS Kernel项目。

打开ke/sysproc.c文件和本实验文件夹中的MapNewPage.c文件。

在sysproc.c文件的ConsoleCmdMemoryMap函数中找到“关中断”的代码行，将MapNewPage.c文件中的代码插入到“关中断”代码行的后面。

按F7生成该内核项目。

按F5启动调试。

在EOS控制台中输入命令“mm”后按回车，OS Lab会弹出一个调试异常对话框，选择“是”进行调试异常，黄色箭头指向访问虚拟地址0xE0000000的代码行，由于该虚拟地址没有映射物理内存，结束此次调试，然后删除或者注释会触发异常的该行代码。

2、验证其他上文归纳：

按F7生成该内核项目。

按F5启动调试。

在EOS控制台中输入命令“mm”后按回车，在OS Lab的“输出”窗口中查看执行的结果，并将“输出”窗口中的内容复制到一个文本文件中。

四、实验小结

通过本次实验，学生能够更深入地理解分页存储器管理的机制，包括页目录和页表的管理方式、分页地址变换原理以及如何通过编程实现这些功能，也能够观察到不同进程之间的页表变化及其对系统资源的影响。

五、相关问题与解答栏目

问题1：在分页存储管理系统中，当访问的页不在内存时会发生什么？如何处理？

*解释：* 此问题旨在考察对分页系统中缺页中断处理的理解。

问题2：为什么需要二级页表？一级页表是否足够？

*解释：* 这个问题针对分页机制的设计原理，探讨二级页表的必要性和优势。

问题3：在实现页置换算法时，FIFO和LRU各自有何优缺点？在什么场景下会选择不同的置换算法？

*解释：* 此问题鼓励学生思考不同置换算法的特点及适用场景，提高对算法实际应用的理解。

到此，以上就是小编对于“分页存储器管理实验”的问题就介绍到这了，希望介绍的几点解答对大家有用，有任何问题和不懂的，欢迎各位朋友在评论区讨论，给我留言。