计算机操作系统Word格式文档下载.docx

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4.Windows进程的虚拟地址空间中也有三种状态的页面：

空闲页面、保留页面和提交页面。

（1）空闲（Free）页面：

空闲页面是指那些可以保留或提交的可用页面。

（2）保留（Reserved）页面：

保留页面是逻辑页面已分配但没有分配物理存储的页面。

设置这种状态的效果是可以保留一部分虚拟地址，这样，如果不预先释放这些地址，就不能被其他应用程序（如Malloc，LocalAlloc等）的操作所使用。

试图读或写空闲页面或保留页面将导致页面出错异常。

保留页面可被释放后提交。

（3）提交（Committed）页面：

提交页面是物理存储（在内存中或磁盘上）已被分配的页面。

可对它加以保护，不许访问或允许只读访问，或允许读写访问。

提交也可以被回收以释放存储空间，从而变成保留页面。

四设计详细要求

使用windows2000/XP的API函数，编写一个包含两个线程的进程，一个线程用于模拟内存分配活动，一个线程用于跟踪第一个线程的内存行为，而且要求两个线程之间通过信号量实现同步。

模拟内存活动的线程可以从一个文件中读出要进行的内存操作，每个内存操作包括以下内容：

时间：

操作等待时间。

块数：

分配内存的粒度。

操作：

包括保留（reserve）一个区域，提交（commit）一个区域，释放（release）一个区域，回收（decommit）一个区域和加锁（lock）与解锁（unlock）一个区域，可以将这些操作编号存放于文件。

保留时之保留进程的虚拟地址空间，而不分配物理存储空间。

提交在内存中分配物理存储空间。

回收是指释放物理内存空间，但在虚拟地址空间仍然保留，它与提交相对应，即可以回收已经提交的内存块。

释放是指将物理存储和虚拟地址空间全部释放，它与保留相对应，即可以释放已经保留的内存块。

大小：

块的大小。

访问权限：

共五种。

分别为PAGE_READONLY,PAGE_READWRITE,PAGE_EXECUTE,AGE_EXECUTE_READ和PAGE_EXETUTE_READWRITE。

可以将这些权限编号存放于文件中跟踪线程将页面大小、已使用的地址范围、物理内存总量，以及虚拟内存总量等信息显示出来。

五课程设计说明

5-1模块组成:

本程序主要由文件建立和文件写入模块—makefile和内存操作模块--memory-op两大模块组成。

5-2模块的主要功能及结构:

（1）文件建立和文件写入模块makefile模块的主要功能及结构如下：

作用:

本程序主要实现将操作写入文件

结构:

本程序采用了C语言的fwrite函数直接以结构（struct）为单位写入文件。

用了两层循环，外层循环控制对内存的操作（保留、提交、锁、解锁、回收、释放），内层循环控制对内存操作的权限（PAGE_READONLY、PAGE_READWRITE、PAGE_EXECUTE、PAGE_EXECUTE_READ、PAGE_EXECUTE_READWRITE）用随机数生成等待执行的时间和分配的粒度。

（2）内存操作模块memory-op模块的主要功能及结构如下：

2.2.1主函数

a、创建两个线程，并将返回的句柄存入数据中。

b、创建两个信号量（allo，trac）分别用语通知跟踪线程和记录线程。

c、用函数WaitForMultipleObjects来等待两个线程的结束。

2.2.2Tracker线程（记录内存的状况）

a、打开文件，准备输出。

b、等待现成Allocator的一次内存操作完毕（即等待信号量trac的释放）。

c、用函数GetSystemInfo得到系统信息（该信息不随内存分配的变化而变化）。

d、用函数GlobalMemorySatus得到内存信息（随内存的分配各项信息会有所变化）。

用函数VirtualQuery得到虚拟内存基本信息（该信息不随内存分配的变化而变化）。

e、释放信号量，通知Allocator线程可以进行下一次内存分配活动。

2.2.3Allocator线程（模拟内存分配活动）

a、打开文件（的输出结果），准备读入。

b、等待Tracker输出的结束（即等待信号量allo的释放）。

c、读文件（的输出结果）。

d、根据文件内容（protection）确定对内存操作时的权限。

e、根据文件内容（oper）确定对内存的具体操作。

f、释放信号量（trac）通知线程可以进行一次输出。

g、如果文件中所有的分配信息已经完成，线程退出，否则转到b。

5-3程序流程图及分析：

makefile函数:

先创建一个文件“opfile”，用以确定内存操作信息，随后用两层循环实现对文件写入内存操作的具体信息和结构。

memory_op函数：

主函数main主要是生成两个线程和两个信号量，最后用函数WaitForMultipleObjects来等待两个线程的结束，退出程序。

用信号量trac个allo实现线程Tracker和Allocator的同步。

Tracker线程主要用于跟踪内存分配情况并打印信息到文档中，所以Tracker中首先要创建一个输出文件，然后输出系统消息、内存状态等。

Allocator线程用于内存分配及操作等。

首先要从opfile文件中逐个读取信息，其次根据内容确定操作权限，用switch语句实现：

0代表只读，1代表可读写，2代表可执行，3代表可执行可读，4代表可执行可读写。

然后确定内存具体操作，用switch实现：

0代表保留一个区域，用函数VirutalAlloc实现；

1代表提交一个区域，用函数VirtualAlloc实现；

2代表锁一个区域，用函数VirtualLock实现；

3代表解锁一个区域，用函数VirtualUnlock实现；

4代表回收一个区域，用函数VirtualFree实现；

5代表释放一个区域，用函数VirtualFree实现。

makefile函数和memory_op主函数：

memory_op:

创建线程Tracker,Allocator

创建信号量trac,allo

两线程执行完毕？

结束

开始

接下页：

makefile函数：

创建文件opfile

修改操作信息

将信息写入文件

所有信息写入完毕？

tracker函数：

如下页：

建立输出文件

Allocator的一次操作结束？

输出信息到

所有的记录结束？

tracker函数

allocator函数：

如下页

读文件opfile

Tracker一次显示结束？

确定操作权限

执行操作

所有操作执行完毕？

Allocator函数

六课程设计主要源代码

1．makefile函数程序的代码及注释如下：

程序体：

#include<

fstream.h>

stdio.h>

stdlib.h>

time.h>

structoperation

{inttime;

//起始时间

intblock;

//内存页数

intoper;

//操作

intprotection;

//权限

};

intmain（）

{FILE*file;

file=fopen（"

opfile"

wb"

）;

//"

为二进制用以确定内存操作

operationop;

for（intj=0;

j++）//0-保留；

1-提交；

2-锁；

3-解锁；

4-回收；

5-释放

for（inti=0;

i++）

{op.time=rand（）%1000;

//随机生成等待时间

op.block=rand（）%5+1;

//随机生成块大小

op.oper=j;

op.protection=i;

fwrite（&

op,sizeof（operation）,1,file）;

//将生成的结构写入文件

}

return0;

}

2．memeroy_op函数程序的代码及注释如下：

windows.h>

iostream.h>

structtrace//跟踪每一次分配活动的数据结构

{

LPVOIDstart;

//起始地址

longsize;

//分配的大小

HANDLEallo,trac;

//信号量句柄

DWORDTracker（LPDWORDlpdwparm）

ofstreamoutfile;

//输出文件

（"

for（inti=0;

=30;

{

WaitForSingleObject（trac,INFINITE）;

//等待allocator一次内存分配活动结束

//打印所有内存状况和系统状况

outfile<

endl;

//以下一段显示系统消息，每次执行操作后系统消息不变

//如果要才查看系统消息，可以取消注释

/*SYSTEM_INFOinfo;

//系统消息

GetSystemInfo（&

info）;

outfile<

dwActiveProcessorMask"

\t'

iveProcessorMask<

dwAllocationGranularity"

info.dwAllocationGranularity<

dwNumberOfProcessors"

info.dwNumberOfProcessors<

dwOemId"

Id<

dwPageSize"

eSize<

dwProcessorType"

cessorType<

lpMaximumApplicationAddress"

info.lpMaximumApplicationAddress<

lpMinimumApplicationAddress"

info.lpMinimumApplicationAddress<

wProcessorArchitecture"

essorArchitecture<

wProcessorLevel"

essorLevel<

wProcessorRevision"

essorRevision<

wReserved:

rved<

********************************************************"

//内存状况

MEMORYSTATUSstatus;

//内存状态

GlobalMemoryStatus（&

status）;

dwAvailPageFile"

ilPageFile<

dwAvailPhys"

ilPhys<

dwAvailVirtual"

ilVirtual<

dwLength"

gth<

dwMemoryLoad"

oryLoad<

dwTotalPageFile"

alPageFile<

dwTotalPhy"

alPhys<

dwTotalVirtual"

alVirtual<

//以下一段显示内存基本信息，每次操作内存基本信息不变

//如果要查看内存基本信息，可以取消注释

/*MEMORY_BASIC_INFORMATIONmen;

VirtualQuery（imumApplicationAddress,&

men,sizeof（MEMORY_BASIC_INFORMATION））;

AllocationBase"

ationBase<

AllocationProtect"

ationProtect<

BaseAddress"

ddress<

Protect"

ct<

RegionSize"

nSize<

State"

Type"

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~"

*///释放信号量通知allocator可以进行下一次内存分配活动

ReleaseSemaphore（allo,1,NULL）;

}

return（0）;

voidAllocator（）//模拟内存分配活动的线程

tracetraceArray[5];

intindex=0;

FILE*file;

rb"

//读入文件

SYSTEM_INFOinfo;

DWORDtemp;

30;

WaitForSingleObject（allo,INFINITE）;

//等待tracker打印结束的信号量

cout<

;

fread（&

Sleep（op.time）;

//执行时间，如果想在指定时间执行可以取消注释

GetSystemInfo（&

switch（op.protection）//根据文件内容确定权限

{

case0:

{

index=0;

temp=PAGE_READONLY;

break;

}

case1:

temp=PAGE_READWRITE;

break;

case2:

temp=PAGE_EXECUTE;

case3:

temp=PAGE_EXECUTE_READ;

case4:

temp=PAGE_EXECUTE_READWRITE;

default:

temp=PAGE_READONLY;

switch（op.oper）

//保留一个区域

cout<

reservenow"

traceArray[index].start=VirtualAlloc（NULL,op.block*eSize,MEM_RESERVE,PAGE_NOACCESS）;

traceArray[index++].size=op.block*eSize;

startingaddress:

traceArray[index-1].start<

/t'

size:

traceArray[index-1].size<

case1:

//提交一个区域

commitnow"

traceArray[index].start=VirtualAlloc（traceArray[index].start,traceArray[index].size,MEM_COMMIT,temp）;

index++;

}

//锁一个区域

locknow"

traceArray[index].start<

traceArray[index].size<

if（!

VirtualLock（traceArray[index].start,traceArray[index++].size））

cout<

GetLastError（）<

//GetLastError（）函数返回错误号

//解锁一个区域

unlocknow"

VirtualUnlock（traceArray[index].start,traceArray[index++].size））

case4:

//回收一个区域

decommitnow"

if（!

VirtualFree（traceArray[index].start,traceArray[index++].size,MEM_DECOMMIT））

case5:

//释放一个区域

releasenow"

VirtualFree（traceArray[index++].start,0,MEM_RELEASE））

cout<

error"

ReleaseSemaphore（trac,1,NULL）;

//释放信号量通知tracker可以打印信息

{DWORDdwThread;

HANDLEhandle[2];

//生成两个线程

handle[0]=C

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