目錄

實驗一WINDOWS進程初識3

1.實驗?zāi)康?

2.實驗內(nèi)容和步驟3

3.實驗結(jié)論4

4.程序清單4

實驗二進程管理6

背景知識6

1.實驗?zāi)康?0

2.實驗內(nèi)容和步驟10

3.實驗結(jié)論12

4.程序清單12

實驗三進程同步的經(jīng)典算法19

背景知識19

1.實驗?zāi)康?8

2.實臉內(nèi)農(nóng)和步驟18

3.實驗結(jié)論19

4.程序清單20

實驗四存儲管理24

背景知識25

1.實驗?zāi)康?8

2.實驗內(nèi)容和步驟28

3.實驗結(jié)論34

4.程序清單34

實驗五文件和設(shè)備管理53

背景知識53

1.實驗?zāi)康?0

2.實驗內(nèi)容與步驟41

3.實驗結(jié)論44

實驗一WINDOWS進程初識

1、實驗?zāi)康?/p>

(1)號本的Win32ConsolApplication

(2)掌握WINDOWSAPI的使用方法。

2、編寫測試程序，理解用戶態(tài)運行和核心態(tài)運行。

3、實驗內(nèi)容和步驟

(1)編寫基本的Win32ConsolApplication

步驟1：登錄進入Windows,啟動VC++6.0。

步驟2:在“FILE”菜單中單擊“NEW”子菜單，在

“projects”選項卡中選擇“Win32ConsolApplication”，

然后在“Projectname”處輸入工程名，在"Location”處

輸入工程目錄。創(chuàng)建一個新的控制臺應(yīng)用程序工程。

步驟3：在“FILE”菜單中單擊“NEW”子菜單，在“Files”

選項卡中選擇“C++SourceFile”，然后在“File”處輸

入C/C++源程序的文件名。

步驟4:將清單1-1所示的程序清單復(fù)制到新創(chuàng)建的

C/C++源程序中。編譯成可執(zhí)行文件。

步驟5：在“開始”菜單中單擊“程序”-“附件”-“命

令提示符”命令，進入Windows"命令提示符"窗口，然后

進入工程目錄中的debug子目錄，執(zhí)行編譯好的可執(zhí)行程

序：

E:\課程\os課\os實驗、程序\osll\debug>hello.exe

運行結(jié)果(如果運行不成功，則可能的原因是什

么？)：

命令提示符

MicrosoftWindows6.2.9200]

<c>2012MicrosoftCorporation<?保留所有權(quán)利。

C：\Users\wshss>e：

E：\>cdE:\ProgranFiles<x86>\MicrosoftUisualStudio\MyProjects\test01\Debug

E:\ProgramFiles<x86>\MicrosoftUisualStudio\MyProjects\test01\Debug>test01

Hello,Win32ConsolApplication

E：\Prograr?Files<x86>\MicrosoftUisualStudio\MyProjects\test01\Debug>

（2）計算進程在核心態(tài)運行和用戶態(tài)運行的時間

步驟1:按照（1）中的步驟創(chuàng)建一個新的“Win32Consol

Application”工程，然后將清單1-2中的程序拷貝過來，編

譯成可執(zhí)行文件。

步驟2：在創(chuàng)建一個新的“Win32ConsolApplication

工程，程序的參考程序如清單一3所示，編譯成可執(zhí)行文件

并執(zhí)行。

步驟3：在“命令提示符"窗口中運行步驟1中生成的

可執(zhí)行文件，測試步驟2中可執(zhí)行文件在核心態(tài)運行和用戶

態(tài)運行的時間。

E:\課程\os課\os實驗\程序\os12\debug>time

TEST.exe

步驟4:運行結(jié)果（如果運行不成功，則可能的原因是

什么？）：

E3叩令拉不何

HicrosoftWindows6.2.9200]

<c>2012MicrosoftCorporation),保留所有權(quán)利。

C:\Users\wshss>e:

fe：\>cdProgramFiles<x86>\HicrosoftUisualStudio\MyProJects\test02\Debug

E：\ProgranFiles<x86>\MicrosoftUisualStudioXMyProjects\test02\Debug>test02te

st03.exe

processID：5100,EXEfile：test03.exe,zdinKernelnode：84

步驟5:分別屏蔽While循環(huán)中的兩個for循環(huán)，或調(diào)整兩個

for循環(huán)的次數(shù)，寫出運行結(jié)果。

屏蔽i循環(huán)：

E:\ProgranFiles<x86>\MicrosoftUisualStudioXMyProjects\test02\Debug>test02te

pt03.exe

processID：7388,EXEfile：test03.exe,zdinKernelnode：72

屏蔽j循環(huán):

E：\ProgranFiles<x86>M1icrosoftUisualStudioXMyProjectsXtest02\Debug>test02te

st03.exe

processID：7088,EXE￡ile：test03.exe,zdinKernelnode：62

調(diào)整循環(huán)變量i的循環(huán)次數(shù):

E：\ProgranFiles<x86>vi1icrosoftUisualStudioXMyProjects\test02\Debug>test02te

st03.exe

processID：4224,EXEFile：test03.exe,zdinKernelnode:76

調(diào)整循環(huán)變量j的循環(huán)次數(shù):

E：\ProgranFiles<x86>\MicrosoftUisualStudioXMyProjects\test02\Debug>test02te

st03.exe

processID：3024,EXEfile：test03.exe,zdinKernelmode：76

4、實驗結(jié)論

對Win32ConsolApplication有進一步的認識，WIN32API也就是

Windows32平臺的應(yīng)用程序編程接口。用戶態(tài)運行和核心態(tài)運行，核

心態(tài)就是一個是直接的代碼運行，即*ir)32consolApplication卜代

碼運行；而用戶態(tài)是在DOS下運行的，對編譯好的程序進行的運行,

核心態(tài)速度較快，沒有太多的約束，而用戶態(tài)的運行需要時間較長，

由于有相應(yīng)的約束。

實驗二進程管理

背景知識

Windows所創(chuàng)建的每個進程都從調(diào)用CreateProcess()API

函數(shù)開始，該函數(shù)的任務(wù)是在對象管理器子系統(tǒng)內(nèi)初始化

進程對象。每一進程都以調(diào)用ExitProcess()或

TerminateProcess()API函數(shù)終止。通常應(yīng)用程序的框架負

責(zé)調(diào)用ExitProcess()函數(shù)。對于C++運行庫來說，這一

調(diào)用發(fā)生在應(yīng)用程序的main。函數(shù)返回之后。

」.創(chuàng)建進程

CreateProcessO調(diào)用的核心參數(shù)是可執(zhí)行文件運行時的

文件名及其命令行。表3-4詳細地列出了每個參數(shù)的類型和

名稱。

表3-4CreateProcess0函數(shù)的參數(shù)

參數(shù)名稱""使用目的

LPCTSTR

全部或部分地指明包括可執(zhí)行代碼

IpApplivationNa

的EXE文件的文件名

me

LPCTSTR

向可執(zhí)行文件發(fā)送的參數(shù)

IpCommandLine

LPSECURIITY.

返回進程句柄的安全屬性。主要指

ATTRIBUTES

明這一句柄是否應(yīng)該由其他子進程

IpProcessAttribut

所繼承

es

LPSECURIITY_

ATTRIBUTES返回進程的主線程的句柄的安全屬

IpThreadAttribute性

s

一種標志，告訴系統(tǒng)允許新進程繼

BOOL

承創(chuàng)建者進程的句柄

blnheritHandle

DWORD特殊的創(chuàng)建標志（如

dwCreationFlageCREATE_SUSPENDED）的位標1己

LPVOID向新進程發(fā)送的一套環(huán)境變量；如

IpEnvironment為null值則發(fā)送調(diào)用者環(huán)境

LPCTSTR

新進程的啟動目錄

IpCurrentDirector

y

STARTUPINFO結(jié)構(gòu)，包括新進程

STARTUPINFO

的輸入和輸出配置的詳情

IpStartuplnfo

LPPROCESSJN

FORMATION調(diào)用的結(jié)果塊；發(fā)送新應(yīng)用程序的

IpProcessInformat進程和主線程的句柄和ID

ion

可以指定第一個參數(shù)，即應(yīng)用程序的名稱，其中包括相

對于當(dāng)前進程的當(dāng)前目錄的全路徑或者利用搜索方法找到

的路徑；IpCommandLine參數(shù)允許調(diào)用者向新應(yīng)用程序發(fā)送

數(shù)據(jù)；接下來的三個參數(shù)與進程和它的主線程以及返回的指

向該對象的句柄的安全性有關(guān)。

然后是標志參數(shù)，用以在dwCreationFlags參數(shù)中指明系

統(tǒng)應(yīng)該給予新進程什么行為g經(jīng)常使用的標志是

CREATE_SUSPNDED,告訴主線程立刻暫停。當(dāng)準備好時,

應(yīng)該使用ResumeThread()API來啟動進程。另一個常用的標

志是CREATE_NEW_CONSOLE,告訴新進程啟動自己的控

制臺窗口，而木是利南父窗口。這一參數(shù)還允許設(shè)置進程的

優(yōu)先級，用以向系統(tǒng)指明，相對于系統(tǒng)中所有其他的活動進

程來說，給此進程多少CPU時間。

接著是CreateProcessO函數(shù)調(diào)用所需要的三個通常使用

缺省值的參數(shù)。第一個參數(shù)是IpEnvironment參數(shù)，指明為

新進程提供的環(huán)境；第二個參數(shù)是IpCurrentDirectory,可

用于向主創(chuàng)進程發(fā)送與缺省目錄不同的新進程使用的特殊

的當(dāng)前目錄;第三個參數(shù)是STARTUPINFO數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所必需的，

用于在必要時指明新應(yīng)用程序的主窗口的外觀。

CreateProcess0的最后一個參數(shù)是用于新進程對象及其

主線程的句柄和ID的返回值緩沖區(qū)。以

PROCESS_INFORMATION結(jié)構(gòu)中返回的句柄調(diào)用CloseHandle()

API函數(shù)是重要的，因為如果不將這些句柄關(guān)閉的話，有可

能危及主創(chuàng)進程終止之前的任何未釋放的資源。

.2正在運行的進程

如果一個進程擁有至少一個執(zhí)行線程，則為正在系統(tǒng)中

運行的進程。通常，這種進程使用主線程來指示它的存在。

當(dāng)主線程結(jié)束時，調(diào)用ExitProcess()API函數(shù)，通知系統(tǒng)終止

它所擁有的所有正在運行、準備運行或正在掛起的其他線

程。當(dāng)進程正在運行時，可以查看它的許多特性，其中少數(shù)

特性也允許加以修改。

首先可查看的進程特性是系統(tǒng)進程標識符(PID),可利

用GetCurrentProcessId()API函數(shù)來查看，與

GetCuiTentProcess()相似，對該函數(shù)的調(diào)用不能失敗，但返

回的PID在整個系統(tǒng)中都可使用。其他的可顯示當(dāng)前進程信

息的API函數(shù)還有GetStailupInfo()和

GetProcessShutdownParameters(),可給出進程存活期內(nèi)的配

置詳情。

通常，一個進程需要它的運行期環(huán)境的信息。例如API

函數(shù)GetModuleFileName()和GetCommandLine(),可以給

出用在CreateProcess。中的參數(shù)以啟動應(yīng)用程序。在創(chuàng)建應(yīng)

用程序時可使用的另一個API函數(shù)是IsDebuggerPresent()。

可利用API函數(shù)GetGuiResources0來查看進程的GUI資

源。此函數(shù)既可返回指定進程中的打開的GUI對象的數(shù)目，

也可返回指定進程中打開的USER對象的數(shù)目。進程的其他

性能信息可通過GetProcessIoCounters()、

GetProcessPriorityBoost()、GetProcessTimes()和

GetProcessWorkingSetSize()API得到。以上這幾個API

函數(shù)都只需要具有PROCESS_QUERY_INFORMATION訪問權(quán)限的

指向所感興趣進程的句柄。

另一個可用于進程信息查詢的API函數(shù)是

GetProcessVersion()。此函數(shù)只需感興趣進程的PID(進

程標識號)。本實驗程序清單3-6中列出了這一API函數(shù)與

GetVersionExO的共同作用，可確定運行進程的系統(tǒng)的版

本號。.

..3.終止進程

所有進程都是以調(diào)用ExitProcessO或者

TerminateProcess()函數(shù)結(jié)束的。但最好使用前者而不要使用

后者，因為進程是在完成了它的所有的關(guān)閉“職責(zé)”之后以

正常的終止方式來調(diào)用前者的。而外部進程通常調(diào)用后者即

突然終止進程的進行，由于關(guān)閉時的途徑不太正?！?，有可能

引起錯誤的行為°

TerminateProcess（）API函數(shù)只要打開帶有

PROCESS.TERMINATE訪問權(quán)的進程對象，就可以終止進程,

并向系統(tǒng)返回指定的代碼。這是一種“野蠻”的終止進程的

方式，但是有時卻是需要的。

如果開發(fā)人員確實有機會來設(shè)計“謀殺”（終止別的進程的

進程）和“受害”進程（被終止的進程）時，應(yīng)該創(chuàng)建一個

進程間通訊的內(nèi)核對象一一如一個互斥程序一一這樣一來,

“受害”進程只在等待或周期性地測試它是否應(yīng)該終止。

4.進程同步

Windows2000/XP提供的常用對象可分成三類：核心應(yīng)

用服務(wù)、線程同步和線程間通訊。其中，開發(fā)人員可以使用

線程同步對象來協(xié)調(diào)線程和進程的工作，以使其共享信息并

執(zhí)行任務(wù)C此類對象包括互鎖數(shù)據(jù)、臨界段、事件、互斥體

和信號等。

多線程編程中關(guān)鍵的一步是保護所有的共享資源，工具

主要有互鎖函數(shù)、臨界段和互斥體等；另一個實質(zhì)性部分是

協(xié)調(diào)線程使其完成應(yīng)用程序的任務(wù)，為此，可利用內(nèi)核中的

事件對象和信號。

在進程內(nèi)或進程間實現(xiàn)線程同步的最方便的方法是使

用事件對象，這一組內(nèi)核對象允許一個線程對其受信狀態(tài)進

行直接控制（見表2-1）o

而互斥體則是另一個可命名且安全的內(nèi)核對象，其主要目的

是引導(dǎo)對共享資源的訪問。擁有單一訪問資源的線程創(chuàng)建互

斥體，所有想要訪問該資源的線程應(yīng)該在實際執(zhí)行操作之前

獲得互斥體，而在訪問結(jié)束時立即釋放互斥體，以允許下一

個等待線程獲得互斥體，然后接著進行下去。

與事件對象類似，互斥體容易創(chuàng)建、打開、使用并清除。利

用CreateMutex。API可創(chuàng)建互斥體,創(chuàng)建時還可以指定一個

初始的擁有權(quán)標志，通過使用這個標志，只有當(dāng)線程完成了

資源的所有的初始化工作時，才允許創(chuàng)建線程釋放互斥體。

表27用于管理事件對象的API

API名稱描述

在內(nèi)核中創(chuàng)建一個新的事件對象。此函

CreateEven數(shù)允許有安全性設(shè)置、手工還是自動重

t()置的標志以及初始時已接受還是未接受

信號狀態(tài)的標志

創(chuàng)建對已經(jīng)存在的事件對象的引用。此

OpenEvent

API函數(shù)需要名稱、繼承標志和所需的訪

0

問級別

SetEvent()將手工重置事件轉(zhuǎn)化為己接受信號狀態(tài)

ResetEvent

將手工重置事件轉(zhuǎn)化為非接受信號狀態(tài)

0

將自動重置事件對象轉(zhuǎn)化為已接受信號

PulseEvent

狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)釋放所有的等待它的線程

0

時此種轉(zhuǎn)化立即發(fā)生

為了獲得互斥體，首先，想要訪問調(diào)用的線程可使用

OpenMutex()API來獲得指向?qū)ο蟮木浔?；然后，線程將這個

句柄提供給一個等待函數(shù)。當(dāng)內(nèi)核將互斥體對象發(fā)送給等待

線程時，就表明該線程獲得了互斥體的擁有權(quán)。當(dāng)線程獲得

擁有權(quán)時，線程控制了對共享資源的訪問一一必須設(shè)法盡快

地放棄互斥體。放棄共享資源時需要在該對象上調(diào)用

ReleaseMuteOAPL然后系統(tǒng)負責(zé)將互斥體擁有權(quán)傳遞給下

一個等待著的線程（由到達時間決定順序）。

1.實驗?zāi)康?/p>

1）通過創(chuàng)建進程、觀察正在運行的進程和終止進程的程序設(shè)

計和調(diào)試操作，進一步熟悉操作系統(tǒng)的進程概念，理解

Windows進程的“一生”。

2）通過閱讀和分析實驗程序，學(xué)習(xí)創(chuàng)建進程、觀察進程、終

止進程以及父子進程同步的基本程序設(shè)計方法。

2.實驗內(nèi)容和步驟

..（1）.創(chuàng)建進程

本實驗顯示了創(chuàng)建子進程的基本框架。該程序只是再一

次地啟動自身，顯示它的系統(tǒng)進程ID和它在進程列表中的

位置。

步驟1：創(chuàng)建一個“Win32ConsolApplication^工程,

然后拷貝清單2-1中的程序，編譯成可執(zhí)行文件。

步驟2:在“命令提示符"窗口運行步驟1中生成的可執(zhí)行

文件。運行結(jié)果：

范例：E:\課程\os課\os實驗、程序\osll\debug>os21

（假設(shè)編譯生成的可執(zhí)行文件是os2Lexe）

ProcessID:5368,CloneID:0

ProcessID:6664,CloneID:1

ProcessID:756,CloneID:2

ProcessID:8056,CloneID:3

ProcessID:2856,CloneID:4

ProcessID:1116,CloneID:5

按下ctrl+alt+del,調(diào)用windows的任務(wù)管理器，記錄進程

相關(guān)的行為屬性：

叵Xest2.exe5368正在運行wshss00336Ktest2.exe

[Ltest2.exe6664正在運行wshss00336Ktest2.exe

Htest2.exe756正在運行wshss00332Ktest2.exe

[■Jtest2.exe8056正在運行wshss00332Ktest2.exe

叵test2.exe2856正在運行wshss00332Ktest2.exe

11^test2.exe1116正在運行wshss00340Ktest2.exe

步驟3:在“命令提示符"窗口加入?yún)?shù)重新運行生成的可

執(zhí)行文件。運行結(jié)果：

范例:E:\課程\os課\os實驗\程序\osll\debug>os213

（假設(shè)編譯生成的可執(zhí)行文件是os2Lexe）

Process11）:8896,CloneID:3

ProcessID:8572,CloneID:4

ProcessID:9076,CloneID:5

按下ctrl+alt+del,調(diào)用windows的任務(wù)管理器，記錄進程

相關(guān)的行為屬性：

[Eltest2.exe8896正在運行wshss00336Ktest2.exe

!■'test2.exe8572正在運行wshss00340Ktest2.exe

EZtest2.exe9076正在運行wshss00336Ktest2.exe

I-?r.—A——1-A.A—?“

步驟4:修改清單2-1中的程序，將nClone的定義和初

始化方法按程序注釋中的修改方法進行修改，編譯成可執(zhí)

行文件（執(zhí)行前請先保存已經(jīng)完成的工作）。再按步驟2中

的方式運行，看看結(jié)果會有什么不一樣。運行結(jié)果：

第一次修改：

ProcessID:1840,CloneID:3

ProcessID:3376,CloneID:4

ProcessID:4024,CloneID:5

[■3test2.exe1840正在運行wshss00336Ktest2.exe

!Ltest2.exe3376正在運行wshss00332Ktest2.exe

[■3test2,exe4024正在運行wshss00336Ktest2.exe

第二次修改：

——直循環(huán)，不斷彈出新的DOS,ProcessID:2376,CloneID:0

知道內(nèi)存耗盡

從中你可以得出什么結(jié)論：

賦值語句不同會影響到結(jié)果

作用：控制TD的起始值，并控制其輸出窗口的數(shù)量。

變量的定義和初始化方法（位置）對程序的執(zhí)行結(jié)果有影響

嗎？為什么？

有影響，變量的定義影響了程序的結(jié)果數(shù)亂還影響了ID的其實位

置，由于變量的初始化使程序的循環(huán)次數(shù)發(fā)生改變，直接改變了結(jié)

果，所以結(jié)果由變量的不同而不同。

（2）.父子進程的簡單通信及終止進程

步驟1:創(chuàng)建一^個“Win32ConsolApplicationw工程，然后

拷貝清單2?2中的程序，編譯成可執(zhí)行文件。

步驟2:在VC的工具欄單擊“ExecuteProgram”（執(zhí)行程序）

按鈕,或者按Ctrl+F5鍵，或者在“命令提示符"窗口運行

步驟1中生成的可執(zhí)行文件。運行結(jié)果：

范例：E:\課程\os課\os實驗、程序\osn\debug>os22

（假設(shè)編譯生成的可執(zhí)行文件是os22.exe）

Childwaitingforsuicideinstructions.

Creatingthechildprocess.

Tellingthechildprocesstoquit.

步驟3:按源程序中注釋中的提示，修改源程序2-2,編譯執(zhí)

行（執(zhí)行前請先保存已經(jīng)完成的工作）。運行結(jié)果：

死循環(huán)

在程序中加入跟蹤語句，或調(diào)試運行程序，同時參考

MSDN中的幫助文件CreateProcess。的使用方法，理解父子

進程如何傳遞參數(shù)。給出程序執(zhí)行過程的大概描述：

產(chǎn)生的應(yīng)用程序的名稱（本EXE文件），告訴其行為像一個子進程

的標志，不繼承句柄，使用新的控制臺，新的環(huán)境，啟動信息，返回

的進程信息。

步驟4:填空

CreateProcess（）函數(shù)有8個核心參數(shù)？本實驗程序

中設(shè)置的各個參數(shù)的值是：

a.szFilename；

b.szCmdLine,；

c.NULL；

d.NULL；

e.FALSE；

f.CREATE_NEW_CONSOLE；

g.NULL；

h.NULLo

步驟5:按源程序中注釋中的提示，修改源程序2?2,編譯

執(zhí)行。運行結(jié)果：

Creatingthechildprocess.

Tellingthechildprocesstoquit.

3、步驟6:參考MSDN中的幫助文件CreateMutex()^

OpenMutex()>ReleaseMutex。和WaitForSingleObjectQ

的使用方法，理解父子進程如何利用互斥體進行同步

的。給出父子進程同步過程的一個大概描述：

4、首先，進程創(chuàng)建一個互斥體，打開互斥體，如遇到互斥，則進

行處理，處理完后，釋放互斥體，下面便是進程等待下一個要

處理的項目。

5、實驗結(jié)論

每個進程都從調(diào)用CreateProcessQAPI函數(shù)開始，該函數(shù)的任務(wù)是在

對象管理器子系統(tǒng)內(nèi)初始化進程對象。每一進程都以調(diào)用

ExitProcess?；騎crminateProcessOAPI函數(shù)終止。通常應(yīng)用程序的框

架負責(zé)調(diào)用ExitProcessQ函數(shù)。進程都是有始有終，其中有中斷.還

有處理進程間互斥的函數(shù)，已達到進程的完成后自然終止。

實驗三進程同步的經(jīng)典算法

背景知識

Windows2000提供的常用對象可分成三類：核心應(yīng)用服

務(wù)、線程同步和線程間通訊。其中，開發(fā)人員可以使用線程

同步對象來協(xié)調(diào)線程和進程的工作，以使其共享信息并執(zhí)行

任務(wù)。此類對象包括互鎖數(shù)據(jù)、臨界段、事件、互斥體和信

號等。

多線程編程中關(guān)鍵的一步是保護所有的共享資源，工具

主要有互鎖函數(shù)、臨界段和互斥體等；另一個實質(zhì)性部分是

協(xié)調(diào)線程使其完成應(yīng)用程序的任務(wù)，為此，可利用內(nèi)核中的

事件對象和信號C

在進程內(nèi)或進程間實現(xiàn)線程同步的最方便的方法是使

用事件對象，這一組內(nèi)核對象允許一個線程對其受信狀態(tài)進

行直接控制(見表3-1)o

而互斥體則是另一個可命名且安全的內(nèi)核對象，其主要目的

是引導(dǎo)對共享資源的訪問。擁有單一訪問資源的線程創(chuàng)建互

斥體，所有想要訪問該資源的線程應(yīng)該在實際執(zhí)行操作之前

獲得互斥體，而在訪問結(jié)束時立即釋放互斥體，以允許下一

個等待線程獲得互斥體，然后接著進行下去。

與事件對象類似，互斥體容易創(chuàng)建、打開、使用并清除。利

用CreateMutex()API可創(chuàng)建互斥體，創(chuàng)建時還可以指定一個

初始的擁有權(quán)標志，通過使用這個標志，只有當(dāng)線程完成了

資源的所有的初始化工作時，才允許創(chuàng)建線程釋放互斥體。

表37用于管理事件對象的API

API名稱描述

在內(nèi)核中創(chuàng)建一個新的事件對象。此函

CreateEven數(shù)允許有安全性設(shè)置、手工還是自動重

t()置的標志以及初始時已接受還是未接受

信號狀態(tài)的標志

創(chuàng)建對已經(jīng)存在的事件對象的引用。此

OpenEvent

API函數(shù)需要名稱、繼承標志和所需的訪

0

問級別

SetEvent()將手工重置事件轉(zhuǎn)化為已接受信號狀態(tài)

ResetEvent

將手工重置事件轉(zhuǎn)化為非接受信號狀態(tài)

0

將自動重置事件對象轉(zhuǎn)化為已接受信號

PulseEvent

狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)釋放所有的等待它的線程

0

時此種轉(zhuǎn)化立即發(fā)生

為了獲得互斥體，首先，想要訪問調(diào)用的線程可使用

OpenMutex()API來獲得指向?qū)ο蟮木浔蝗缓?，線程將這個

句柄提供給一個等待函數(shù)。當(dāng)內(nèi)核將互斥體對象發(fā)送給等待

線程時，就表明該線程獲得了互斥體的擁有權(quán)。當(dāng)線程獲得

擁有權(quán)時，線程控制了對共享資源的訪問一一必須設(shè)法盡快

地放棄互斥體。放棄共享資源時需要在該對象上調(diào)用

ReleaseMute()API。然后系統(tǒng)負責(zé)將互斥體擁有權(quán)傳遞給下

一個等待著的線程(由到達時間決定順序)。

1.實驗?zāi)康?/p>

1）回顧系統(tǒng)進程、線程的有關(guān)概念，加深對Windows2000

線程的理解。

2）了解互斥體對象，通過對生產(chǎn)者消費者等進程間同步與

互斥經(jīng)典算法的實現(xiàn)，加深對P、V原語以及利用P、V原語

進行進程間同步與互斥操作的理解。

2.實驗內(nèi)容和步驟

..（1）.生產(chǎn)者消費者問題

步驟1：創(chuàng)建一個“Win32ConsolApplication”工程,

然后拷貝清單3-1中的程序，編譯成可執(zhí)行文件。

步驟2:在“命令提示符"窗口運行步驟1中生成的可執(zhí)行

文件。運行結(jié)果：

范例：E:\課程\os課\os實驗、程序\osll\debug>os31

（假設(shè)編譯生成的可執(zhí)行文件是os3Lexe）

■"E:\ProgramFiles(x86)\MicrosoftVisualStudio\MyProjects\test03\Debug...

Producing1...Succeed

Appendingaproduct...Succeed

0=1<—道整

1：0<—生產(chǎn)

Produeing2...Succeed

Appendingaproduct...Succeed

0=1<—生產(chǎn)<—消費

1：2

Takingaproduct__Succeed

B：0<—生產(chǎn)

1=2<y消費

Consuming1...Succeed

步驟3:仔細閱讀源程序，找出創(chuàng)建線程的WINDOWSAPI函

數(shù)，回答下列問題：線程的第一個執(zhí)行函數(shù)是什么（從哪里

開始執(zhí)行)？它位于創(chuàng)建線程的API函數(shù)的第幾個參數(shù)

中？

第一個執(zhí)行函數(shù)是：DWORDWINAPIProducer(LPVOTDIpPara)

Produce();

它位十創(chuàng)建線程的API函數(shù)的第3個參數(shù)中。

步驟4:修改清單3-1中的程序，調(diào)整生產(chǎn)者線程和消費者

線程的個數(shù)，使得消費者數(shù)目大與生產(chǎn)者，看看結(jié)果有何

不同。運行結(jié)果：

,"E:\ProgramFiles(x86)\MicrosoftVisualStudio\MyProjects\test03\Debug...

Producing1...Succeed

Appendingaproduct...Succeed

0=1<—道費

t：0<—生產(chǎn)

Takingaproduct...Succeed

0:0

1：0<—生產(chǎn)《一消費

Consuming1...Succeed

Produeing2...Succeed

Appendingaproduct...Succeed

0：0<—生產(chǎn)

1:2<—消費

Produeing3...Succeed

Appendingaproduct...Succeed

0：3

1：2<—生產(chǎn)〈一消費

從中你可以得出什么結(jié)論:

進程執(zhí)行中，有一定的次序，如程序運行結(jié)果是：首先是consuming,

然后producing,其次是appending,最后是takingaproduct,

步驟5：修改清單3-1中的程序，按程序注釋中的說明修改信

號量EmptySemaphore的初始化方法，看看結(jié)果有何不同。

運行結(jié)果：

?"E:\ProgramFiles(x86)\MicrosoftVisualStudio\MyProjects\test03\Debug...一

步驟6:根據(jù)步驟4的結(jié)果，并查看MSDN,回答下列問題

1)CreateMutex中有幾個參數(shù)，各代表什么含義。

三個：lpMutexAttributesSECURITYATTRIBUTES,指定一個SECIRIT

YATTRIBUTES結(jié)構(gòu)，或傳遞零值，表示使用不允許繼承的默認描述

符；bInitialOwnerLong,如創(chuàng)建進程希望立即擁有互斥體，則設(shè)

為TRUE。一個互斥體同時只能由?個線程擁有；lpNameString,指

定互斥體對象的名字。

2)CreateSemaphore中有幾個參數(shù)，各代表什么含義，信

號量的初值在第幾個參數(shù)中。

四個：IpSemaphoreAttributesSECURITYATTRIBUTES,指定一個

SECURITYATTRIBUTES結(jié)構(gòu)，或傳遞零值—表示采用不允許繼承的

默認描述符。該參數(shù)定義了信號機的安全特性；UnitialCountLong,

設(shè)置信號機的初始計數(shù)?？稍O(shè)置零到IMaximumCount之間的一個

值；IMaximumCounlLong,設(shè)置信號機的最大計數(shù)；IpNameString,

指定信號機對象的名稱。

3)程序中P、V原語所對應(yīng)的實際WindowsAPI函數(shù)是什么，

寫出這幾條語句。

HANDLEMutex;

HANDLEFullSonaphore;

HANDLEEmptySemaphore;

DWORDWINAPIProducer(LPVOID);

DWORDWINAPIConsumer(LPVOID);

1、4)CreateMutex能用CreateSemaphore替代嗎？嘗試修改程序

3-1,將信號量Mutex完全用CreateSemaphore及相關(guān)函數(shù)實現(xiàn)。寫

出要修改的語句：

2＞可以。

修改的語句為：Mutex=CreateSemaphore(NULL,0,0,NULL);

3、(2).讀者寫者問題

4、根據(jù)實驗(1)中所熟悉的P、V原語對應(yīng)的實際Windows

API函數(shù)，并參考教材中讀者、寫者問題的算法原理，

嘗試利用WindowsAPI函數(shù)實現(xiàn)第一類讀者寫者問題

(讀者優(yōu)先)。

5、實驗結(jié)論

通過對生產(chǎn)者、消費者問題的處理，加深理解了進程是可并發(fā)執(zhí)行的

程序在某個數(shù)據(jù)集合上的一次計算活動，也是操作系統(tǒng)進行資源分

配和保護的基本單位。線程是繼進程之后引進的，為了減少程序并發(fā)

執(zhí)行的時空開銷，使得并發(fā)粒度更細，并發(fā)性更好。生產(chǎn)者、消費者

不但解決進程間同步，還解決了進程的互斥，其算法思想很經(jīng)典，對

P,V原語的理解有很大的幫助。

實驗四存儲管理

背景知識

耗盡內(nèi)存是Windows2000/XP系統(tǒng)中最常見的問題之一。當(dāng)

系統(tǒng)耗盡內(nèi)存時，所有進程對內(nèi)存的總需求超出了系統(tǒng)的

物理內(nèi)存總量。隨后，Windows2000/XP必須借助它的虛擬

內(nèi)存來維持系統(tǒng)和進程的運行。虛擬內(nèi)存機制是Windows

2000/XP操作系統(tǒng)的重要組成部分，但它的速度比物理內(nèi)存

慢得多，因此，應(yīng)該盡量避免耗盡物理內(nèi)存資源，以免導(dǎo)

致性能下降。

解決內(nèi)存不足問題的一個有效的方法就是添加更多的內(nèi)存。

但是，一旦提供了更多的內(nèi)存，Windows2000/XP很可以會

立即“吞食”。而事實上，添加更多的內(nèi)存并非總是可行的,

也可能只是推遲了實際問題的發(fā)生。因此，應(yīng)該相信，優(yōu)化

所擁有的內(nèi)存是非常關(guān)鍵的。

L分頁過程

當(dāng)Windows2000/XP求助于硬盤以獲得虛擬內(nèi)存時，這個過

程被稱為分頁(paging)o分頁就是將信息從主內(nèi)存移動到

磁盤進行臨時存儲的過程。應(yīng)用程序?qū)⑽锢韮?nèi)存和虛擬內(nèi)存

視為一個獨立的實體，甚至不知道Windows2000/XP使用了

兩種內(nèi)存方案，而認為系統(tǒng)擁有比實際內(nèi)存更多的內(nèi)存。例

如，系統(tǒng)的內(nèi)存數(shù)量可能只有16MB,但每一個應(yīng)用程序仍

然認為有4GB內(nèi)存可供使用。

使用分頁方案帶來了很多好處，不過這是有代價的。當(dāng)進程

需要已經(jīng)交換到硬盤上的代碼或數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)要將數(shù)據(jù)送

回物理內(nèi)存，并在必要時將其他信息傳輸?shù)接脖P上，而硬

盤與物理內(nèi)存在性能上的差異極大。例如，硬盤的訪問時間

通常大約為4-10毫秒，而物理內(nèi)存的訪問時間為60us,甚

至更快。

2.內(nèi)存共享

應(yīng)用程序經(jīng)常需要彼此通信和共享信息。為了提供這種能力,

Windows2000/XP必須允許訪問某些內(nèi)存空間而不危及它和

其他應(yīng)用程序的安全性和完整性。從性能的角度來看，共享

內(nèi)存的能力大大減少了應(yīng)用程序使用的內(nèi)存數(shù)量。運行一個

應(yīng)用程序的多個副本時，每一個實例都可以使用相同的代

碼和數(shù)據(jù)，這意味著不必維護所加載應(yīng)用程序代碼的單獨

副本并使用相同的內(nèi)存資源。無論正在運行多少個應(yīng)用程序

實例，充分支持應(yīng)用程序代碼所需求的內(nèi)存數(shù)量都相對保

持不變c

3.未分頁合并內(nèi)存與分頁合并內(nèi)存

Windows2000/XP決定了系統(tǒng)內(nèi)存組件哪些可以以及哪

些不可以交換到磁盤上。顯然，不應(yīng)該將某些代碼(例如內(nèi)

核)交換出主內(nèi)存。因此,Windows2000/XP將系統(tǒng)使用的內(nèi)

存進一步劃分為未分頁合并內(nèi)存和分頁合并內(nèi)存。

分頁合并內(nèi)存是存儲遲早需要的可分頁代碼或數(shù)據(jù)的內(nèi)

存部分。雖然可以將分頁合并內(nèi)存中的任何系統(tǒng)進程交換到

磁盤上，但是它臨時存儲在主內(nèi)存的這一部分，以防系統(tǒng)立

刻需要它。在將系統(tǒng)進程交換到磁盤上之前，Windows

2000/XP會交換其他進程。

未分頁合并內(nèi)存包含必須駐留在內(nèi)存中的占用代碼或數(shù)

據(jù)。這種結(jié)構(gòu)類似于早期的MS-DOS程序使用的結(jié)構(gòu)，在

MS-DOS中，相對較小的終止并駐留程序(Terminateand

StayResident,TSR)在啟動時加載到內(nèi)存中。這些程序在系

統(tǒng)重新啟動或關(guān)閉之前一直駐留在內(nèi)存的特定部分中。例如,

防病毒程序?qū)⒓虞d為TSR程序，以預(yù)防可能的病毒襲擊。

未分頁合并內(nèi)存中包含的進程保留在主內(nèi)存中，并且不能

交換到磁盤上。物理內(nèi)存的這個部分用于內(nèi)核模式操作（例

如，驅(qū)動程序）和必須保留在主內(nèi)存中才能有效工作的其他

進程。沒有主內(nèi)存的這個部分，內(nèi)核組件就將是可分頁的,

系統(tǒng)本身就有變得不穩(wěn)定的危險。

分配到未分頁內(nèi)存池的主內(nèi)存數(shù)量取決于服務(wù)器擁有的物

理內(nèi)存數(shù)量以及進程對系統(tǒng)上的內(nèi)存地空間的需求。不過,

Windows2000/XP將未分頁合并內(nèi)存限制為256MB（在

WindowsNT4中的限制為128MB）。根據(jù)系統(tǒng)中的物理內(nèi)存

數(shù)量，復(fù)雜的算法在啟動時動態(tài)確定Windows2000/XP系統(tǒng)

上的未分頁合并內(nèi)存的最大數(shù)量。Windows2000/XP內(nèi)部的

這一自我調(diào)節(jié)機制可以根據(jù)當(dāng)前的內(nèi)存配置自動調(diào)整大小。

例如，如果增加或減少系統(tǒng)中的內(nèi)存數(shù)量，那么

Windows2000將自動調(diào)整未分頁合并內(nèi)存的大小，以反映這

一更改。

4.提高分頁性能

只有一個物理硬盤驅(qū)動器的系統(tǒng)限制了優(yōu)化分頁性能的

能力。驅(qū)動器必須處理系統(tǒng)和應(yīng)用程序的請求以及對分頁文

件的訪問。雖然物理驅(qū)動器可能有多個分區(qū)，但是將分頁文

件分布到多個分區(qū)的分頁文件并不能提高硬盤驅(qū)動器的能

力。只有當(dāng)一個分區(qū)沒有足夠的空間來包含整個分頁文件時,

才將分頁文件放在同一個硬盤的多個分區(qū)上。

擁有多個物理驅(qū)動器的服務(wù)器可以使用多個分頁文件來

提高分頁性能。關(guān)鍵是將分頁請求的負載分布到多個物理硬

盤上。實際上，使用獨立物理驅(qū)動器上的分頁文件，系統(tǒng)可

以同時處理多個分頁請求。各個物理驅(qū)動器可以同時訪問它

自己的分頁文件并寫入信息，這將增加可以傳輸?shù)男畔⒘俊?/p>

多個分頁文件的最佳配置是將各個分頁文件放在擁有自己

的控制器的獨立驅(qū)動器上。不過，由于額外的費用并且系統(tǒng)

上的可用中斷很有限，因此對于大多數(shù)基于服務(wù)器的配置來

說，這可能是不切實際的解決方案。

分頁文件最重要的配置參數(shù)是大小。無論系統(tǒng)中有多少個

分頁文件，如果它們的大小不合適，那么系統(tǒng)就可能遇到性

能問題。

如果初始值太小，那么系統(tǒng)可能必須擴大分頁文件，以補

償額外的分頁活動。當(dāng)系統(tǒng)臨時增加分頁文件時，它必須在

處理分頁請求的同時創(chuàng)建新的空間。這時，系統(tǒng)將出現(xiàn)大量

的頁面錯誤，甚至可能出現(xiàn)系統(tǒng)失效。當(dāng)系統(tǒng)必須在進程的

工作區(qū)外部（在物理內(nèi)存或分頁文件中的其他位置）查找信

息時，就會出現(xiàn)頁面錯誤。當(dāng)系統(tǒng)缺乏存儲資源（物理內(nèi)存

及虛擬內(nèi)存）來滿足使用需求，從而遇到過多的分頁時，就

會出現(xiàn)系統(tǒng)失效。系統(tǒng)將花更多的時間來分頁而不是執(zhí)行應(yīng)

用程序。當(dāng)系統(tǒng)失效時，Memory：Pages/see計數(shù)器將持續(xù)高

于每秒100頁。系統(tǒng)失效嚴重降低了系統(tǒng)的性能。此外，動

態(tài)擴展分頁文件將導(dǎo)致碎片化。分頁文件將散布在整個磁盤

上而不是在啟動時的連續(xù)空間中創(chuàng)建，從而增加了系統(tǒng)的開

銷，并導(dǎo)致系統(tǒng)性能降低。因此，應(yīng)該盡量避免系統(tǒng)增加分

頁文件的大小。

提示：

1）WINDOWS中采用的虛擬存儲管理方案是請求

頁式存儲管理，分頁文件就是我們原理課中所說的交

換/對換文件，存放的內(nèi)容是暫時被交換到外存中的進

程頁面。UNIX使用的是交換分區(qū),WINDOWS使用的

是交換文件。

2)在NTFS驅(qū)動器上，總是至少保留25%的空閑

驅(qū)動器空間，以確?？梢栽谶B續(xù)的空間中創(chuàng)建分頁文

件。

3)Windows2000使用內(nèi)存數(shù)量的1.5倍作為分頁

文件的最小容量,這個最小容量的兩倍作為最大容量。

它減少了系統(tǒng)因為錯誤配置的分頁文件而崩潰的可能

性。系統(tǒng)在崩潰之后能夠?qū)?nèi)存轉(zhuǎn)儲寫入磁盤，所以系

統(tǒng)分區(qū)必須有一個至少等于物理內(nèi)存數(shù)量加上1的分

頁文件。

3)Windows2000使用內(nèi)存數(shù)量的1.5倍作為分頁

文件的最小容量，這個最小容量的兩倍作為最大容量。

它減少了系統(tǒng)因為錯誤配置的分頁文件而崩潰的可能

性。系統(tǒng)在崩潰之后能夠?qū)?nèi)存轉(zhuǎn)儲寫入磁盤，所以

系統(tǒng)分區(qū)必須有一個至少等于物理內(nèi)存數(shù)量加上1的

分頁文件。

5.Windows虛擬內(nèi)存

Windows2000是32位的操作系統(tǒng)，它使計算機CPU可

以用32位地址對32位內(nèi)存塊進行操作。內(nèi)存中的每一個字

節(jié)都可以用一個32位的指針來尋址。這樣，最大的存儲空間

就是232字節(jié)或4000兆字節(jié)(4GB)。這樣，在Windows下

運行的每一個應(yīng)用程序都認為能獨占可能的4GB大小的空

間。

而另一方面，實際上沒有幾臺機器的RAM能達到4GB,

更不必說讓每個進程都獨享4GB內(nèi)存了。Windows在幕后將

虛擬內(nèi)存(virtualmemory,VM)地址映射到了各進程的物理

內(nèi)存地址上。而所謂物理內(nèi)存是指計算機的RAM和由

Windows分配到用戶驅(qū)動器根目錄上的換頁文件。物理內(nèi)存

完全由系統(tǒng)管理。

在Windows2000環(huán)境下，4GB的虛擬地址空間被劃分成

兩個部分：低端2GB提供給進程使用，高端2GB提供給系統(tǒng)

使用。這意味著用戶的應(yīng)用程序代碼，包括DLL以及進程使

用的各種數(shù)據(jù)等，都裝在用戶進程地址空間內(nèi)(低端2GB)o

用戶進程的虛擬地址空間也被分成三部分：

1)虛擬內(nèi)存的已調(diào)配區(qū)(committed):具有備用的物理

內(nèi)存，根據(jù)該區(qū)域設(shè)定的訪問權(quán)限，用戶可以進行寫、讀或

在其中執(zhí)行程序等操作。

2)虛擬內(nèi)存的保留區(qū)(reserved):沒有備用的物理內(nèi)存,

但有一定的訪問權(quán)限。

3)虛擬內(nèi)存的自由區(qū)(free):不限定其用途，有相應(yīng)的

PAGE_NOACCESS權(quán)限。

與金擬內(nèi)存區(qū)相關(guān)的訪問權(quán)限告知系統(tǒng)進程可在內(nèi)存中

進行何種類型的操作。例如，用戶不能在只有

PAGE.READONLY權(quán)限的區(qū)域上進行寫操作或執(zhí)行程序；

也不能在只有PAGE_EXECUTE權(quán)限的區(qū)域里進行讀、寫操

作。而具有PAGE_NOACCESS權(quán)限的特殊區(qū)域，則意味著

不允許進程對其地址進行任何操作。

在進程裝入之前，整個虛擬內(nèi)存的地址空間都被設(shè)置為只有

PAGE.NOACCESS權(quán)限的自由區(qū)域。當(dāng)系統(tǒng)裝入進程代碼

和數(shù)據(jù)后，才將內(nèi)存地址的空間標記為已調(diào)配區(qū)或保留區(qū),

并將諸如EXECUTE>READWRITE和READONLY的權(quán)限

與這些區(qū)域相關(guān)聯(lián)。

程序清單4-1還顯示了如何理解VirtualQueryEX()API填充

的MEMORY_BASIC_INFORMATION結(jié)構(gòu)，如表4-1所示。

此數(shù)據(jù)描述不進程虛擬內(nèi)存空間中一組虛擬內(nèi)存頁面的當(dāng)

前狀態(tài)。其中State項表明這些區(qū)域是否為自由區(qū)、已調(diào)配

區(qū)或保留區(qū)；Protect項則包含了Windows系統(tǒng)為這些區(qū)域添

加了何種訪問保護；Type項則表明這些區(qū)域是可執(zhí)行圖像、

內(nèi)存映射文件還是簡單的私有內(nèi)存。VirtualQueryEX()API

能讓用戶在指定的進程中，對虛擬內(nèi)存地址的大小和屬性進

行檢測。

表4-1MEMORY_BASIC_INFORMATION結(jié)構(gòu)的成員

成員名稱目的

PVOID

虛擬內(nèi)存區(qū)域開始處的指針

BaseAddress

如果這個特定的區(qū)域為子分配區(qū)的

PVOID話，則為虛擬內(nèi)存外面區(qū)域的指針；

AllocationBase否則此值與BaseAddress相同

虛擬內(nèi)存最初分配區(qū)域的保護屬性。

其可能值包括：

PAGE_NOACCESS,

PAGE_READONLY,

DWORD

PAGE.READWRITE和PAGE

AllocationProtec

_EXECUTE_READ

t

PAGE_NOACCESS,

PAGE_READONLY,

PAGE_READWRITE和PAGE

_EXECUTE_READ

DWORD虛擬內(nèi)存區(qū)域的字節(jié)數(shù)

RegionSize

區(qū)域的當(dāng)前分配狀態(tài)。其可能值為

MEM_COMMIT,MEM_FREE和

DWORDState

MEM_RESERVE

虛擬內(nèi)存當(dāng)前區(qū)域的保護屬性?？赡?/p>

DWORDProtect

值與AllocationProtect成員的相同

虛擬內(nèi)存區(qū)域中出現(xiàn)的頁面類型。可

能值為MEM」MAGE,

DWORDType

MEM_MAPPED和MEM_PRIVATE

Windows還提供了一整套能使用戶精確控制應(yīng)用程序的

虛擬地址空間的虛擬內(nèi)存APL一些用于虛擬內(nèi)存操作及檢

測的API見表4-2所不。

提供虛擬內(nèi)存分配功能的是VirtualAlloc（）APL該API支

持用戶向系統(tǒng)要求新的虛擬內(nèi)存或改變已分配內(nèi)存的當(dāng)前

狀態(tài)。用戶若想通過VirtualAlloc。函數(shù)使用虛擬內(nèi)存，可以

采用兩種方式通知系統(tǒng)：

1）簡單地將內(nèi)存內(nèi)容保存在地址空間內(nèi)；

2）請求系統(tǒng)返回帶有物理存儲區(qū)（RAM的空間或換頁文

件）的部分地址空間。

用戶可以用^AllocationType參數(shù)（commit和reserve）來

定義這些方式，用戶可以通知Windows按只讀、讀寫、不可

讀寫、執(zhí)行或特殊方式來處理新的虛擬內(nèi)存。

與VirtualAlloc。函數(shù)對應(yīng)的是VirtualFree。函數(shù)，其作用是

釋放虛擬內(nèi)存中的已調(diào)配頁或保留頁。用戶可利用dwFree

Type參數(shù)將已調(diào)配頁修改成保留頁屬性。

VirtualProtect()是VirtualAlloc。的一個輔助函數(shù)，利用它可

以改變虛擬內(nèi)存區(qū)的保護規(guī)范。

表4-2虛擬內(nèi)存的API

API名稱描述

通過填充

VirtualQuery

MEMORY_BASICJNFORMATION結(jié)

Ex()

構(gòu)檢測進程內(nèi)虛擬內(nèi)存的區(qū)域

保留或調(diào)配進程的部分虛擬內(nèi)存，設(shè)置

VirtualAlloc

分配和保護標志

0

釋放或收回應(yīng)用程序使用的部分虛擬地

VirtualFree()

址

VirtualProte

改變虛擬內(nèi)存區(qū)域保護規(guī)范

ct()

VirtualLock(防止系統(tǒng)將虛擬內(nèi)存區(qū)域通過系統(tǒng)交換

)到頁面文件中

釋放虛擬內(nèi)存的鎖定區(qū)域，必要時，允

VirtualUnloc

許系統(tǒng)將其交換到頁面文件中

k()

1、實驗?zāi)康?/p>

2、通過對Windows2000“任務(wù)管理器”、“計算機管理”、

“我的電腦”屬性、“系統(tǒng)信息”、“系統(tǒng)監(jiān)視器”等程

序的應(yīng)用，學(xué)習(xí)如何察看和調(diào)整Windows的內(nèi)存性能,

加深對操作系統(tǒng)存儲管理、虛擬存儲管理等理論知識的

理解。

3、了解Windows2000的內(nèi)存結(jié)構(gòu)和虛擬內(nèi)存的管理，理

解進程的虛擬內(nèi)存空間和物理內(nèi)存的映射關(guān)系。

4、實驗內(nèi)容和步驟

（1）觀察和調(diào)整Windows2000/XP的內(nèi)存性能。

步驟1:閱讀“背景知識”，請回答：

1）什么是“分頁過程”？

當(dāng)Windows2000/XP求助于硬盤以獲得虛擬內(nèi)存時，這個過

程被稱為分頁（paging）。分頁就是將信息從主內(nèi)存移動到磁

盤進行臨時存儲的過程。

2）什么是“內(nèi)存共享”？

Windows2000/XP必須允許訪問某些內(nèi)存空間而不危及

它和其他應(yīng)用程序的安全性和完整性。

3）什么是“未分頁合并內(nèi)存”和“分頁合并內(nèi)存”？

未分頁合并內(nèi)存包含必須駐留在內(nèi)存中的占用代碼或數(shù)

分頁合并內(nèi)存是存儲遲早需要的可分頁代碼或數(shù)據(jù)的內(nèi)

存部分。雖然可以將分頁合并內(nèi)存中的任何系統(tǒng)進程交換到

磁盤上，但是它臨時存儲在主內(nèi)存的這一部分，以防系統(tǒng)立

刻需要它。在將系統(tǒng)進程交換到磁盤上之前，Windows

2000/XP會交換其他進程。

Windows2000中，未分頁合并內(nèi)存的最大限制是多少？

Windows2000/XP將未分頁合并內(nèi)存限制為256MB（在

WindowsNT4中的限制為128MB）。

4）Windows2000分頁文件默認設(shè)置的最小容量和最大容

量是多少？

Windows2000使用內(nèi)存數(shù)量的1.5倍作為分頁文件的最

小容量，這個最小容量的兩倍作為最大容量。

步驟2:登錄進入Windows2000Professional?

步驟3:查看包含多個實例的應(yīng)用程序的內(nèi)存需求。

1）啟動想要監(jiān)視的應(yīng)用程序，例如Word。

2）右鍵單擊任務(wù)欄以啟動“任務(wù)管理器”。

3）在“Windows任務(wù)管理器”對話框中選定“進程”選

項卡。

4）向下滾動在系統(tǒng)上運行的進程列表，查找想要監(jiān)視的

應(yīng)用程序。

請在表4-3中記錄：

表4-3實驗記錄

映像名稱PIDCPUCPU時間內(nèi)存使用

Winword.ex0:02:51

40360228448k

e

“內(nèi)存使用”列顯示了該應(yīng)用程序的一個實例正在使用的

內(nèi)存數(shù)量。

5)啟動應(yīng)用程序的另一個實例并觀察它的內(nèi)存需求。

請描述使用第二個實例占用的內(nèi)存與使用第一個實例時

的內(nèi)存對比情況：

沒什么太大的變化

步驟4:未分頁合并內(nèi)存。

估算未分頁合并內(nèi)存大小的最簡單方法是使用“任務(wù)管理

器”。未分頁合并內(nèi)存的估計值顯示在“任務(wù)管理器”的“性

能”選項卡的“核心內(nèi)存”部分。

總數(shù)(K):64736

分頁數(shù):48932

未分頁(K):15804

還可以使用“任務(wù)管理器”查看一個獨立進程正在使用的

未分頁合并內(nèi)存數(shù)量和分頁合并內(nèi)存數(shù)量。操作步驟如下：

1)單擊"Windows任務(wù)管理器”的“進程”選項卡，然后

從“查看”菜單中選擇“選擇列”命令，顯示“進程”選項

卡的可查看選項。

2)在“選擇列”對話框中，選定“頁面緩沖池”選項和“非

頁面緩沖池”選項旁邊的復(fù)選框，然后單擊“確定”按鈕。

返回Windows2000“任務(wù)管理器”的“進程”選項卡時，將

看到其中增加顯示了各個進程占用的分頁合并內(nèi)存數(shù)量和

未分頁合并內(nèi)存數(shù)量。

仍以剛才打開觀察的應(yīng)用程序（例如Word）為例，請在表

4-4中記錄：

表4-4實驗記錄

貝囿緩沖非負面緩

映像名稱PID內(nèi)存使用

池沖池

winword403637460k1188k20k

從性能的角度來看，未分頁合并內(nèi)存越多，可以加載到這

個空間的數(shù)據(jù)就越多。擁有的物理內(nèi)存