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

23318. Измерение параметров сигнала с помощью осциллографа 2.72 MB
  Определять параметры сигнала помощью осциллографа. Техническое описание осциллографа С165. Изучить повторить Теоретический материал об измерении параметров электрических сигналов с помощью осциллографа. Ознакомиться с устройством и особенностями осциллографа С165.
23319. СОСТАВ НЕЙТРОННОЙ ДОЗЫ В ВЕЩЕСТВЕ И ФАКТОР НАКОПЛЕНИЯЯ НЕЙТРОНОВ 144.5 KB
  Широко применяемые в реакторной технике активационные детекторы вносят минимальные возмущения в измеряемую величину плотности потока нейтронов и поэтому обладают наибольшей точностью по сравнению с другими методами. В частности последнее имеет важное значение при определении как общей так и парциальной дозы нейтронов в веществе. Целью работы является освоение основ методики экспериментального определения плотностей потоков быстрых резонансных и тепловых нейтронов с помощью индиевых детекторовфольг в водородсодержащей среде парафин и...
23320. МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕЙТРОННОЙ ЗАЩИТЫ РЕАКТОРА 134 KB
  От состава материалов защиты зависит также и разбиение спектра нейтронов на энергетические группы при расчётах. Чем тяжелее защита когда в ней преобладают тяжёлые материалы тем она более материалоёмка тем на большее число групп нейтронов разбивается спектр и сложнее расчёты. Целью работы является расчёт поглощения нейтронов по программе NEUTRON2 и исследование распределений быстрых и тепловых нейтронов по глубине однородных поглотителей из различных материалов. Рассматривается прохождение через защиту быстрых нейтронов источники...
23321. Коэффициент ослабления - квантов в свинце и алюминии 361.5 KB
  ЦЕЛЬЮ НАСТОЯЩЕЙ РАБОТЫ ЯВЛЯЕТСЯ измерение линейного коэффициента поглощения гаммаквантов в различных поглотителях оценка энергии гамма излучения источника и определения вклада каждого эффекта в процесс поглощения. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Расчет защиты от ионизирующих излучений в частности гаммаквантов основывается на физике взаимодействия излучения с веществом. Практическое значение при изучении ослабления потока гаммаквантов в веществе имеют только три вида взаимодействия: а фотоэффект на одном из связанных электронов атома...
23322. Защита от быстрых нейтронов 209 KB
  ЦЕЛЬЮ НАСТОЯЩЕЙ РАБОТЫ является исследование железоводной защиты от быстрых нейтронов и измерение величины сечения выведения для железного поглотителя. ОСНОВНЫЕ ТОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ При проектировании защиты от нейтронного излучения необходимо что процесс захвата и поглощения эффективен для тепловых медленных и резонансных нейтронов благодаря большому десятки сотни барн сечению их взаимодействия с веществом см. Энергетический спектр нейтронов деления ядра тепловыми нейтронами.
23323. Установка отношений между базами данных 86 KB
  Лабораторная работа №4: Установка отношений между базами данных По дисциплине: Базы данных. Цели работы: освоить технологию установки отношений между 2–3мя базами данных; выполнить просмотр связанных баз данных. Задание: Проверьте проект базы данных на предмет проектирования связей ключи первичные вторичные. В проекте базы данных предметной области выделите 2–3 связанные таблицы родственные таблицы.
23324. Поиск информации в базах данных. Установка фильтров 88.5 KB
  Лабораторная работа №5: Поиск информации в базах данных. Установка фильтров По дисциплине: Базы данных. Цели работы: освоить технологию поиска данных в базах данных в среде FoxPro Seek Find Locate; научиться составлять выражения логического типа для поиска; научиться фильтровать данные в базах данных set filter с помощью простого и индексного фильтра; ознакомиться с синтаксисом генерируемых команд. Задание: Составьте не менее 10 логических выражений для поиска данных в базе данных.
23325. Обработка запросов 95.5 KB
  Отчет по работе: Исходные базы данных: Простые запросы для одной базы данных: SELECT Table1.зарплата Table1.фамилия; FROM db6table1; WHERE Table1.зарплата 20000; SELECT Table1.
23326. Создание отчетов 143 KB
  Лабораторная работа №7: Создание отчетов По дисциплине: Базы данных. Цели работы: научиться быстро составлять отчет на основе стандартного; освоить технику разработки отчетов вывода отчетов на экран в файл; изучить все особенности работы в диалоговых окнах генерации отчетов; составить отчеты по теме самостоятельного проектирования. Отчет по работе: Контрольные вопросы: Объяснить структуру выполненных отчетов. Назначение инструментов для конструирования отчетов.