哈工大操作系统实验6—内存管理

本次实验在信号量的基础上增加了共享内存，比较简单，只需要改写上次的pc.c代码即可

producer.c

#define   __LIBRARY__
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <semaphore.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/sem.h>


#define   Total        500
#define   BUFFERSIZE   10

int main()
{
    int shmid;
    int put_pos = 0, i;
    int *ShareAddress;
    sem_t *empty, *full, *mutex;

    empty = (sem_t *)sem_open("empty", O_CREAT, 0777, 10);
    full  = (sem_t *)sem_open("full", O_CREAT, 0777, 0);
    mutex = (sem_t *)sem_open("mutex",O_CREAT, 0777, 1);
    
    shmid = shmget( 555204, BUFFERSIZE*sizeof(int), IPC_CREAT|0666);  
/*
    if(!shmid)
    {    
         printf("shmget failed!");
         exit(0);
    }
*/
    ShareAddress = (int*)shmat(shmid, NULL, 0);
    /*
    if(!ShareAddress)
    {
         printf("shmat failed!");
         exit(0);
    }
*/
    for( i = 0 ; i < Total; i++)
        {
            sem_wait(empty);
            sem_wait(mutex);
            
            ShareAddress[put_pos] = i;
            put_pos = ( put_pos + 1 ) % BUFFERSIZE;
            
            sem_post(mutex);
            sem_post(full);
        }

    while(1);

    return 0;
}

consumer.c

#define   __LIBRARY__
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <semaphore.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>


#define   Total        500
#define   BUFFERSIZE   10

int main()
{
    int shmid;
    int get_pos = 0, i;
    int *ShareAddress;
    sem_t *empty, *full, *mutex;

    empty = (sem_t *)sem_open("empty", O_CREAT, 0777, 10);
    full  = (sem_t *)sem_open("full", O_CREAT, 0777, 0);
    mutex = (sem_t *)sem_open("mutex",O_CREAT, 0777, 1);

    shmid = shmget( 555204, BUFFERSIZE*sizeof(int), IPC_CREAT|0666 );  /*返回共享内存的标识符*/
  /*  if(!shmid)
    {    
         printf("shmget failed!");
         fflush(stdout);
         exit(0);
    }
*/
    ShareAddress = (int*)shmat(shmid, NULL, 0);
 /*   
    if(!ShareAddress)
    {
         printf("shmat failed!");
         fflush(stdout);
         exit(0);
    }
*/
    for(i = 0; i < Total; i++)
    {
        sem_wait(full);
        sem_wait(mutex);
        
        
        printf("%d\n", ShareAddress[get_pos]);
        fflush(stdout);
        get_pos = ( get_pos + 1 ) % BUFFERSIZE;
        
        sem_post(mutex);
        sem_post(empty);
    }

    sem_unlink("empty");
    sem_unlink("full");
    sem_unlink("mutex");
    
    return 0;
}

report

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。
答：第一步是:寻找保存变量i的虚拟地址ds:0x3004所对应的LDT,ldtr的值是0x0068=0000000001101000（二进制），表示LDT表存放在GDT表的1101(二进制)=13（十进制）号位置。
    GDT的位置已经由gdtr明确给出，在物理地址的0x00005cb8。dl和dh的值分别为0x52d00068,0x000082fd。组合出LDT表的物理地址0x00fd52d0。
	
	第二步是:由ds:0x0017=0000000000010111（二进制），所以RPL=11，可见是在最低的特权级（因为在应用程序中执行），TI=1，表示查找LDT表，索引值为10（二进制）= 2（十进制），
	表示找LDT表中的第3个段描述符（从0开始编号）。所以第3项“0x00003fff 0x10c0f300”就是寻找的ds段描述符。
	
	第三步是:段描述符“0x00003fff 0x10c0f300”组合成的“0x10000000”。这就是ds段在线性地址空间中的起始地址（ds段的段基址）。段基址+段内偏移，就是线性地址了。
	所以ds:0x3004的线性地址就是：0x10000000 + 0x3004 = 0x10003004。
	首先需要算出线性地址中的页目录号、页表号和页内偏移，它们分别对应了32位线性地址的10位+10位+12位，所以0x10003004的页目录号是64，页号3，页内偏移是4。
	页目录表的基址为0，其中第65个页目录项就是我们要找的内容，0x00000100 :	0x00fa3027，页表所在物理页框号为0x00fa3，即页表在物理内存的0x00fa3000位置。
	进而得到0x00fa300c :	0x00fa2067
	
	第四步是:线性地址0x10003004对应的物理页框号为0x00fa2，和页内偏移0x004接到一起，得到0x00fa2004，这就是变量i的物理地址。
	查看0x00fa2004 :	0x12345678，证明其确实为i的物理地址。

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？
答: 相同的是虚拟地址不会改变，线性地址也不会改变，但是实际的物理地址改变了。因为虚拟地址和线性地址都是操作系统抽象出来的，再运行一次仍可以在当前位置，
    而物理地址是动态分配的，可能上一次的物理地址已经被占用，所以操作系统会分配一块新的未被使用的来保存变量的值。