操作系统实验指南：存储管理与文件系统设计

操作系统试验指导书涵盖了多个关键领域的实验，旨在深入理解和实践操作系统的核心概念。以下是各个实验的主要知识点： 实验1 - 存储管理 - 实验目的：主要关注请求页式虚拟存储管理，学生需设计和实现页面置换算法，理解虚拟存储技术的特点，掌握其工作原理。通过模拟页面替换过程，学习如何处理内存不足，评估不同页面置换算法（如FIFO、LRU、OPT、LFU和NUR）在不同内存容量下的性能，如命中率，即页面有效命中（已存在于内存中）的概率。 - 实验内容包括： - 生成随机指令序列，模拟真实世界程序的行为，测试页面管理策略。 - 将指令转换为页地址流，设置不同的页面大小、内存容量和虚存容量。 - 实现页面置换算法，并计算和比较各种算法的命中率。 实验2 - 文件系统设计 - 实验目的：让学生理解文件系统的设计和实现，包括文件的组织、目录结构、I/O操作和权限管理等。通过创建简单的文件系统，学生可以学习如何存储、检索和管理数据，以及如何优化文件系统的性能。 - 实验内容可能涉及： - 设计文件目录结构，如层次目录、链接、索引等。 - 实现基本的文件操作，如打开、关闭、读写、查找等。 - 考虑文件系统的缓存机制和磁盘I/O优化策略。 实验3 - 处理器调度 - 在这个实验中，学生将研究处理器调度算法，如时间片轮转、优先级级联、短进程优先等，以及它们对系统性能的影响。实验可能涉及调度算法的实现、调度策略的选择以及调度器性能分析。 实验4 - 主存储器空间的分配和回收 - 最后一个实验着重于内存管理，如内存分配策略（静态、动态、分段、分页）、内存碎片管理和内存保护。学生需要设计和实现内存分配和回收机制，以确保内存的有效利用和系统的稳定性。 通过这些实验，学生不仅能够掌握操作系统的基础理论，还能提升编程实践能力和问题解决能力，理解操作系统如何协调硬件资源，优化性能，以及如何支持高效、安全的软件运行环境。