8824

Управление памятью. Страничная организация

Контрольная

Информатика, кибернетика и программирование

Управление памятью. Страничная организация 6.1 Основные понятия Менеджер памяти - часть операционной системы, отвечающая за управление памятью. Основные методы распределения памяти: Без использования внешней памяти С использованием внешн...

Русский

2013-02-17

128.5 KB

17 чел.

Управление памятью. Страничная организация

6.1 Основные понятия

Менеджер памяти - часть операционной системы, отвечающая за управление памятью.

Основные методы распределения памяти:

  •  Без использования внешней памяти
  •  С использованием внешней памяти

6.2 Методы без использования внешней памяти

6.2.1 Однозадачная система без подкачки на диск

Память разделяется только между программой и операционной системой.

Схемы разделения памяти:

Схемы разделения памяти

 

Третий вариант используется в MS-DOS. Та часть, которая находится в ПЗУ, часто называется BIOS.

 

6.2.2 Распределение памяти с фиксированными разделами.

Память просто разделяется на несколько разделов (возможно, не равных). Процессы могут быть разными, поэтому каждому разделу необходим разный размер памяти.

Системы могут иметь:

  •  общую очередь ко всем разделам
  •  к каждому разделу отдельную очередь

 

Распределение памяти с фиксированными разделами

 

 

Недостаток системы многих очередей очевиден, когда большой раздел может быть свободным, а к маленькому выстроилась очередь.

Алгоритмы планирования в случае одной очереди:

  •  поочередный
  •  выбирается задача, которая максимально займет раздел

Также может быть смешанная система.

 

6.2.3 Распределение памяти динамическими разделами

В такой системе сначала память свободна, потом идет динамическое распределение памяти.

 

Распределение памяти динамическими разделами.

Недостатки:

  •  Сложность
  •  Память фрагментируется

Перемещаемые разделы

Это  один из методов борьбы с фрагментацией. Но на него уходит много времени.

 

Перемещаемые разделы

 

 

Рост разделов

Иногда процессу может понадобиться больше памяти, чем предполагалось изначально.

 

Рост разделов

 

 

Настройка адресов и защита памяти

В предыдущих примерах мы можем увидеть две основные проблемы.

  •  Настройка адресов или перемещение программ в памяти
  •  Защита адресного пространства каждой программы

Решение обоих проблем заключается в оснащении машины специальными аппаратными регистрами.

  •  Базовый (указывает начало адресного пространства программы)
  •  Предельный (указывает конец адресного пространства программы)

 

6.3 Методы с использованием внешней памяти (свопинг и виртуальная память)

Так как памяти, как правило, не хватает. Для выполнения процессов часто приходится использовать диск.

Основные способы использования диска:

  •  Свопинг (подкачка) - процесс целиком загружается в память для работы
  •  Виртуальная память - процесс может быть частично загружен в память для работы

 

6.3.1 Свопинг (подкачка)

При нехватке памяти процессы могут быть выгружены на диск.

 

т.к. процесс С очень большой, процесс А был выгружен временно на диск,
после завершения процесса
С он снова был загружен в память.

 

Как мы видим процесс А второй раз загрузился в другое адресное пространство, должны создаваться такие условия, которые не повлияют на работу процесса.

Свопер - планировщик, управляющий перемещением данных между памятью и диском.

Этот метод был основным для UNIX до версии 3BSD.

 

Управление памятью  с помощью битовых массивов

Вся память разбивается на блоки (например, по 32бита), массив содержит 1 или 0 (занят или незанят).

Чтобы процессу в 32Кбита занять память, нужно набрать последовательность из 1000 свободных блоков.

Такой алгоритм займет много времени.

 

битовые массивы и списки

 

Управление памятью  с помощью связных списков

Этот способ отслеживает списки занятых (между процессами) и свободных (процессы) фрагментов памяти.

Запись в списке указывает на:

  •  занят (P) или незанят (H) фрагмент
  •  адрес начала фрагмента
  •  длину фрагмента

Четыре комбинации соседей для завершения процесса X

 

Алгоритмы выделения блока памяти:

  •  первый подходящий участок
  •  самый подходящий участок (медленнее, но лучше использует память)

 

6.3.2 Виртуальная память

Основная идея заключается в разбиении программы на части, и в память эти части загружаются по очереди.

Программа при этом общается с виртуальной памятью, а не с физической.

Диспетчер памяти преобразует виртуальные адреса в физические.

 

Страничная организация памяти

Страницы - это части, на которые разбивается пространство виртуальных адресов.

Страничные блоки - единицы физической памяти.

Страницы всегда имеют фиксированный размер. Передача данных между ОЗУ и диском всегда происходит в страницах.

Х - обозначает не отображаемую страницу в физической памяти.

Страничное прерывание - происходит, если процесс обратился к странице, которая не загружена в ОЗУ (т.е. Х). Процессор передается другому процессу, и параллельно страница загружается в память.

Таблица страниц - используется для хранения соответствия адресов виртуальной страницы и страничного блока.

Таблица может быть размещена:

  •  в аппаратных регистрах (преимущество: более высокое быстродействие, недостаток - стоимость)
  •  в ОЗУ

 

Типичная запись в таблице страниц

Присутствие/отсутствие - загружена или незагружена в память

Защита - виды доступа, например, чтение/запись.

Изменение - изменилась ли страница, если да то при выгрузке записывается на диск, если нет, просто уничтожается.

Обращение - было ли обращение к странице, если нет, то это лучший кандидат на освобождение памяти.

Информация о адресе страницы когда она хранится на диске, в таблице не размещается.

 

Для ускорения доступа к страницам в диспетчере памяти создают буфер быстрого преобразования адреса, в котором хранится информация о наиболее часто используемых страниц.

 

Страничная организация памяти используется, и в UNIX, и в Windows.

 

Хранение страничной памяти на диске

Статическая область свопинга

После запуска процесса он занимает определенную память, на диске сразу ему выделяется такое же пространство. Поэтому файл подкачки должен быть не меньше памяти. А в случае нехватки памяти даже больше. Как только процесс завершится, он освободит память и место на диске.

На диске всегда есть дубликат страницы, которая находится в памяти.

Этот механизм наиболее простой.

 

Статический и динамический методы организации свопинга.

 

 

Динамическая область свопинга

Предполагается не выделять страницам место на диске, а выделять только при выгрузке страницы, и как только страница вернется в память освобождать место на диске.

Этот механизм сложнее, так как процессы не привязаны к какому-то пространству на диске, и нужно хранить информацию (карту диска) о местоположении на диске каждой страницы.


PAGE  7


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

23336. Обработка запросов 404 KB
  SELECT SALES.SNUM SALES.SNAME SALES.CITY; FROM SALES; WHERE SALES.
23337. Создание отчётов 434.5 KB
  Задание на лабораторную работу: Определите структуру отчета. Создать и выполнить стандартный отчет. На основе стандартного отчета создать сложный отчет. Запустить отчет.
23338. Проектирование этикеток 124.5 KB
  Задание на лабораторную работу: Определите структуру этикетки: база данных для этикетки; название этикетки; порядок размещения полей в этикетке; порядок размещения этикеток на листе; размер этикеток.
23339. Проектирование экранных форм 371.5 KB
  Выполните конструирование экранной формы. Создайте на экранной форме кнопки: навигации в базе данных; добавления новой записи; закрытия экранной формы. Создайте в экранной форме поле редактирования поле для ввода со списком селекторные кнопки или контрольные индикаторы. Сохраните среду созданной экранной формы.
23340. Создание макросов 107.5 KB
  Задание на лабораторную работу: Изучите правила записи макросов на примерах стандартных макрокоманд F2F9. Создайте свои макрокоманды для выполнения следующих работ: открыть нужные базы данных; удалить базы данных; установить отношения между базами данных; модифицировать отчет; выполнить запрос; Сохраните созданный набор макрокоманд в файле . Отчет по лабораторной работе: Диалоговое окно макрокоманд: Определение клавиши макрокоманды автоматизированное формирование: Определение клавиши макрокоманды запись вручную: Открыть таблицу...
23341. Генератор прикладных программ 290 KB
  Задание на лабораторную работу: Перед началом работы создать отдельный каталог для файлов приложения. Выполните генерацию стандартного приложения создавая или указывая базу данных на шаге 1. Проверьте работу стандартного приложения: стандартный экран форма ввода кнопки управления; меню стандартного приложения. Отчет по лабораторной работе: Проектирование приложения: Результат работы генератора: Результат работы кнопки New Knopka ввести новую запись: Контрольные вопросы: Структурные элементы стандартного приложения.
23342. Интегрированная cреда FoxPro 49 KB
  Лабораторная работа №1: Интегрированная cреда FoxPro. Цель работы: знакомство с возможностями среды СУБД FoxPro for Windows. Задание: Создайте на диске Х: каталог под именем FOXPRO для хранения примеров. Войдите в среду FoxPro.
23343. Создание структуры базы данных в СУБД FoxPro 118.5 KB
  Лабораторная работа №2: Создание структуры базы данных в СУБД FoxPro По дисциплине: Базы данных. Цели работы: изучить типы данных FoxPro; научиться создавать структуру базы данных; заполнить таблицы данными. Задание: Создайте структуру базы данных в соответствии с вашей темой расчетнографического задания. Изучите возможности среды СУБД FoxPro for Windows для создания структуры базы данных.
23344. Сортировка и индексирование баз данных 87 KB
  Лабораторная работа №3: Сортировка и индексирование баз данных По дисциплине: Базы данных. Задание: Выполните сортировку по одному полю базы данных содержащей не менее 15 записей. Повторите сортировку для полей содержащих разные типы данных. Просмотрите результат сортировки в новой базе данных.