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

18 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

22940. Адресация в IP-сетях 120 KB
  В терминологии TCP/IP под локальным адресом понимается такой тип адреса, который используется средствами базовой технологии для доставки данных в пределах подсети, являющейся элементом составной интерсети. В разных подсетях допустимы разные сетевые технологии, разные стеки протоколов
22941. Конструктивні обєкти. Індуктивні визначення. Рекурсивні функціїї 854 KB
  Рекурсивні функціїї. При такому підході конструктивність того чи іншого обєкту у тому числі і функції вже не є абсолютною субстанцією а тільки відносною і залежить від вибору системи подання. Загальне індуктивне визначення унарної функції ІВФ спирається на ІВ множини і має вигляд: БФ База індукції. Для кожного конструктора елементів з існує конструктор значень функції такий що для будьяких .
22942. ПРЕПРОЦЕСОРНІ ЗАСОБИ 34.5 KB
  імя_директиви лексемиоперанди { лексемиоперанди } Макропідстановки: define ідентифікатор послідовність_символів Сем. define begin { define end } main begin if begin end else return 0; end На виході препроцесора цей фрагмент матиме вигляд: main { if { }else return 0; } Допускаються ланцюжки макропідстановок. ...
22943. ФУНКЦІЇ ЯК ТИП ДАНИХ 49 KB
  Кожен з таких покажчиків має тип який відповідає типам параметрів та типу значення функції. З ними можна працювати як зі звичайними даними: присвоювати організовувати у вигляді масивів передавати у якості параметрів повертати як значення функції і т. ПОКАЖЧИКИ ФУНКЦІЙ ПОВИННІ БУТИ ЯВНО ОПИСАНІ В ПРОГРАМІ Імя та тип покажчика функції задаються її прототипом або описом.
22944. Загальна структура Сі-програми 217.5 KB
  oператор ::= безлейбовий_ оператор лейба : безлейбовий_ оператор безлейбовий_ оператор ::= базовий оператор структурований опeрaтор лейба ::= ідентифікатор базовий_оператор ::= порожній_oператор oперато_переходу присвоєння виклик_функції oператор_вираз порожній_oператор ::= ; Сем. вихід_ з_функції ::= return[ значення_функції ] ; значення_функції ::= вираз Сем. присвоєння ::= Lvalue_вираз [ операція ]= вираз ; вираз ::= терм Lvalue_вираз ::= ідентифікатор індексація_покажчика розіменування_покажчика ...
22945. СТАНДАРТНІ ТИПИ ДАНИХ 194.5 KB
  До них відносяться числа символи булеів значення та адреси. Вираз може не мати значення на певних даних наприклад зациклюватись. Вважається що в цьому разі він приймає значення =невизначено. 2 Яке значення набудуть змінні АВС після виконаня оператора { int A=0B=2C=1; A=2 A B C; } З точки зору семантики булевий тип є моделлю двозначної булевої алгебри.
22946. Інформатика як наукова дисципліна 347 KB
  Створення такого підгрунтя є актуальною задачею сучасної інформатики та програмології =теорії програмування Редько В. Тоді очевидно булевий тип Bool мов програмування з відповідними логічними операціями і відношенням є її точною ізоморфною моделлю I відносно функцій кодування 0=false 1=true та декодування = обернена функція до . Модель I використовується в компіляторах для реалізації множинних типів мов програмування високого рівня. Програми та програмування.
22947. ЖИТТЄВИЙ ЦИКЛ ПРОГРАМ (ЖЦП). ПОНЯТТЯ ПРО ТЕХНОЛОГІЮ ПРОГРАМУВАННЯ 73 KB
  ПОНЯТТЯ ПРО ТЕХНОЛОГІЮ ПРОГРАМУВАННЯ Пiд ЖЦП будемо розумiти сукупнiсть науковотехнiчних та органiзацiйних заходiв направлених на розробку та експлуатацiю програмних моделей систем. Щоб продукувати такі складні об'єкти використовують спецiальнi технологiї програмування. В основi технологiй програмування ТхП лежать засоби що реалiзують ЖЦП. Будьяка серйозна ТхП спирається на певну методологiю програмування сукупнiсть певних концепцій методiв програмування тощо.
22948. МАСИВИ. БАГАТОВИМІРНІ МАСИВИ 131.5 KB
  middle] void merge int min int middle int max {int i j m1m2; i=m1=min; m2=middle1; while m1 =middle m2 =max if a[m1] a[m2] b[i]= a[m1]; else b[i]= a[m2]; while m1 =middle b[i]= a[m1]; while m2 =max b[i]= a[m2]; for i=min; i =max; i a[i]=b[i]; } швидке упорядкованому за зростанням масиву a[] довжини n=2 за допомогую масиву b[] void...