实验名称：地址映射与共享

实验日期：2022年5月31日

班级：软嵌201

姓名：王威

学号：2030110750

一.实验目的

1.深入理解操作系统的段、页式内存管理，深入理解段表、页表、逻辑地址、线性地址、物理地址等概念；

2.实践段、页式内存管理的地址映射过程；

3.编程实现段、页式内存管理上的内存共享，从而深入理解操作系统的内存管理。

二.实验环境

硬件环境是 IA-32（x86） 架构的 PC 机（在实验楼的环境中就是右侧的窗口），主要软件环境是 Bochs + gcc + 你最喜欢的编辑器 / IDE + 你最喜欢的操作系统 + Linux 0.11 源代码

三.实验内容

1.用 Bochs 调试工具跟踪 Linux 0.11 的地址翻译（地址映射）过程，了解 IA-32 和 Linux 0.11 的内存管理机制；

2.在 Ubuntu 上编写多进程的生产者—消费者程序，用共享内存做缓冲区；

3.在信号量实验的基础上，为 Linux 0.11 增加共享内存功能，并将生产者—消费者程序移植到 Linux 0.11。

四.实验过程及数据记录

1.准备实验环境 tar -zxvf hit-oslab-linux-20110823.tar.gz
-C /home/shiyanlou/ 2.挂载虚拟机，建立test.c（hdc/usr/root） 2.1打开bochs 2.2编译test.c，获取ic 2.3暂停test.c，将i保存在ds:0x3004 2.4使用命令“u /7”，显示从当前位置开始7条指令的反汇编代码

3.寻找ds对应的物理地址

3.1用sreg命令 3.2xp /32w 0x00005cb8查看GDT表的前16项 3.3使用命令:xp /2w 0x00005cb8 + 5*8查找的是GDT表的5号位置 3.4输入命令 xp /8w 0x0001a410 3.5ds:s=0x0010段描述符

4.虚拟地址ds:0x3004所对应线性地址，用“calc ds:0x3004”命令 4.1 0x00003004的页目录号是0，页号3，页内偏移是4。页目录表的位置由CR3寄存器指引。用命令“creg” 4.2CR3 = 0x00000000说明页目录表的基址为0。看看其内容，“xp /68w 0” 4.3页目录号为0，xp /w 0+04 4.4页表号3，xp /w 0x00001000+34，0x00003是物理页框号 4.5物理地址0x00003004

5.通过内存直接修改i值，用命令setpmem 0x00003004 4 0

6.创建producer.c

7.创建consumer.c

8.创建shm.c 8.1添加结构体定义（oslab/linux-0.11/include/unistd.h） 8.2添加系统调用号 8.3添加函数声明（oslab/linux0.11/include/linux/sys.h） 8.4改写系统调用数（oslab/linux0.11/kernel/system_call.s） 8.5编写shm.c 8.6修改makefile

五.实验结果分析

修改成功 运行结果

1.对于地址映射实验部分，列出你认为最重要的那几步（不超过 4 步），并给出你获得的实验数据。

（1）获得程序中变量i的逻辑地址：ds:3004 （2）查LDT表得到段描述符：“0xa4100068 0x00008201” （3）通过段描述符得到线性地址：0x00003004 （4）查页表得到物理地址：0x00003004

2.test.c 退出后，如果马上再运行一次，并再进行地址跟踪，你发现有哪些异同？为什么？

逻辑地址和虚拟地址不变，页目录地址是操作系统放置的， 物理分页变了，所以物理地址变了。原因是每次进程加载后都有64M的虚拟地址空间，导致段基址不同。 而数据段偏移量不变，这是编译时就设置完毕的。

六.实验心得

shm.c的实现过程，运用到前几个实验的知识点。实验虽然看起来艰深难懂，但只要静下心来，还是能够慢慢做出来的。实验过程中不可避免的遇到很多问题，有些问题可能只是一个小细节的疏忽，就会多耗上好几个小时去排查。