实验3：ucore_lab物理内存管理与页表操作

"该资源是关于计算机操作系统实验的文档，主要涵盖了物理内存管理和页表操作。实验内容包括实现first-fit连续物理内存分配算法，理解和实现虚拟地址到物理地址的转换，以及页表项的管理。" 实验3是针对操作系统中的物理内存管理进行的实践，其目标在于帮助学生深入理解基于段页式的内存地址转换机制、页表的建立和使用，以及物理内存的基本管理方法。实验中涉及的主要知识点包括： 1. **页目录项（Page Directory Entry，PDE）和页表项（Page Table Entry，PTE）**：在分页存储管理系统中，PDE和PTE是构成页表的关键元素。PDE指向页表的物理地址，而PTE则包含了页的物理地址和访问权限等信息。对于ucore而言，这些结构用于实现虚拟地址到物理地址的转换，保证程序的正常运行。 2. **页访问异常处理**：当硬件检测到页访问异常（如未映射的页、权限错误等）时，它会触发中断，由操作系统接手处理。通常，操作系统会检查异常原因，可能更新页表、引发错误返回或执行其他恢复措施。 实验中要求学生实现`default_init()`, `default_init_memmap()`, `default_alloc_pages()` 和 `default_free_pages()` 函数，这些函数是内存管理的基础。`default_init()` 初始化内存管理器，`default_init_memmap()` 描述内存布局，`default_alloc_pages()` 和 `default_free_pages()` 分别负责分配和回收物理页面。 练习2要求学生补充`get_pte()`函数，这涉及查找虚拟地址对应的页表项，是实现地址转换的关键步骤。 在实验总结部分，学生需要对比自己的实现与参考答案，分析其中的异同，以及讨论实验中的知识点与操作系统原理的关系。例如，实验中的first-fit算法是内存分配策略，它对应于操作系统原理中的内存管理策略；而页表操作则与虚拟内存的概念密切相关。 实验3虽基础，但未涵盖如缓存（Cache）优化等更高级的话题。在操作系统原理中，缓存管理、多级页表、以及更复杂的内存分配策略（如最佳适应、最坏适应等）是重要知识点，但在本实验中并未涉及。这些原理知识在实际系统中有着广泛的应用，能提高系统的性能和效率。 这个实验提供了实际操作物理内存管理的机会，让学生通过实践来巩固和加深对操作系统内存管理的理解。同时，实验也鼓励学生思考和比较理论与实践之间的联系，以促进对操作系统原理的全面掌握。