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uCore OS(on RISC-V64)实验指导书
  • Introduction
  • LAB0:ready~go!
    • 实验目的
    • 实验内容
    • 前导知识
      • 了解uCore
      • 了解RISC-V
      • 了解OS实验
      • 了解实验环境
      • 了解开发调试基本工具
      • 了解硬件模拟器
    • 配置环境
      • 安装虚拟环境
      • 安装开发工具
      • 安装硬件模拟器
      • 安装调试工具
  • LAB0.5:最小可执行内核
    • 实验目的
    • 实验内容
    • 练习
    • 内存布局
    • 链接脚本
    • 真正的入口点
    • 从SBI到stdio
    • 编译运行
    • 项目组成与执行流
  • LAB1:中断机制
    • 实验目的
    • 实验内容
    • 练习
    • RISC-V中断相关
    • 上下文处理
    • 中断处理程序
    • 时钟中断
    • 项目组成与执行流
  • LAB2:物理内存管理
    • 实验目的
    • 实验内容
    • 练习
    • 地址与页表
    • 物理内存探测
    • 以页为单位管理物理内存
    • 页面分配算法
    • 项目组成与执行流
  • LAB3:虚拟内存管理
    • 实验目的
    • 实验内容
    • 练习
    • 页面置换
    • PageFault
    • 使用多级页表
    • 页面置换机制
    • FIFO置换算法
    • 项目组成与执行流
  • LAB4:进程管理
    • 实验目的
    • 实验内容
    • 练习
    • 进程与线程
    • 相关结构体
    • 进程模块初始化
    • 进程切换
    • 项目组成与执行流
  • LAB5:用户程序
    • 实验目的
    • 实验内容
    • 练习
    • 用户进程
    • 用户程序
    • 创建并执行用户进程
    • 系统调用
    • 用户进程的退出和等待
    • 项目组成与执行流
  • LAB6:进程调度
    • 实验目的
    • 实验内容
    • 练习
    • 进程状态
    • 再次认识进程切换
    • 调度算法框架
    • 项目组成与执行流
  • LAB7:同步互斥
    • 实验目的
    • 实验内容
    • 练习
    • 同步互斥的基本概念
    • 信号量
    • 条件变量与管程
    • 项目组成与执行流
  • LAB8:文件系统
    • 实验目的
    • 实验内容
    • 练习
    • 文件系统介绍
    • 文件系统抽象层VFS
    • 硬盘文件系统SFS
    • 设备即文件
    • 从中断到终端
    • 项目组成与执行流
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LAB3:虚拟内存管理

什么是虚拟内存?简单地说是指程序员或CPU“看到”的内存。但有几点需要注意:

  1. 虚拟内存单元不一定有实际的物理内存单元对应,即实际的物理内存单元可能不存在;

  2. 如果虚拟内存单元对应有实际的物理内存单元,那二者的地址一般是不相等的;

  3. 通过操作系统实现的某种内存映射可建立虚拟内存与物理内存的对应关系,使得程序员或CPU访问的虚拟内存地址会自动转换为一个物理内存地址。

那么这个“虚拟”的作用或意义在哪里体现呢?在操作系统中,虚拟内存其实包含多个虚拟层次,在不同的层次体现了不同的作用。首先,在有了分页机制后,程序员或CPU“看到”的地址已经不是实际的物理地址了,这已经有一层虚拟化,我们可简称为内存地址虚拟化。有了内存地址虚拟化,我们就可以通过设置页表项来限定软件运行时的访问空间,确保软件运行不越界,完成内存访问保护的功能。

通过内存地址虚拟化,可以使得软件在没有访问某虚拟内存地址时不分配具体的物理内存,而只有在实际访问某虚拟内存地址时,操作系统再动态地分配物理内存,建立虚拟内存到物理内存的页映射关系,这种技术称为按需分页(demand paging)。把不经常访问的数据所占的内存空间临时写到硬盘上,这样可以腾出更多的空闲内存空间给经常访问的数据;当CPU访问到不经常访问的数据时,再把这些数据从硬盘读入到内存中,这种技术称为页换入换出(page swap in/out)。这种内存管理技术给了程序员更大的内存“空间”,从而可以让更多的程序在内存中并发运行。

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最后更新于4年前

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