操作系统实验：内核内存管理和虚拟地址映射

在本次Lab2实验中，学生需要深入理解和实践操作系统内存管理的核心概念。实验的主要任务包括设计和实现内核物理内存分配器和虚拟内存映射功能。首先，物理内存分配器是操作系统内核的关键组成部分，它负责管理和控制系统的内存资源。分配器将以4096字节的页（page）为单位工作，通过维护一个数据结构来跟踪空闲页、已分配页以及页的共享状态，确保内存的高效使用和释放。学生需要编写相应的函数，如分配和释放内存页，这对理解内存管理算法（如首次适应、最佳适应或最坏适应）以及内存分配策略至关重要。 其次，虚拟内存是将程序的逻辑地址空间映射到物理内存的实际位置，这涉及到硬件级别的内存管理单元（MMU）。实验要求修改JOS（简单操作系统）的代码，以设置MMU的页表，实现地址转换，确保用户进程和内核之间的内存访问安全性和效率。在这个过程中，学生会接触到操作系统底层架构，包括内存保护机制和页面替换算法。 为了进行实验，学生需要熟悉Git版本控制系统，通过创建和切换本地分支（lab2），将从Lab1实验中所做的更改合并到新的实验环境中。这是一个实践版本控制和协作开发的好机会，同时也体现了软件工程的良好习惯。 整个实验不仅考察学生的编程技能，还涵盖了操作系统核心原理、数据结构（如链表或哈希表用于页管理）、以及硬件与软件交互的理解。参与者将通过这个过程深化对现代操作系统内存管理机制的理解，并提升自己的编程和系统设计能力。