Управление реальной памятью
Стратегии управления памятью. Преимущества и недостатки разделов памяти с фиксированными и изменяющимися границами. Технология перемещаемых разделов памяти как оптимальная. Защита памяти операционной системой с помощью граничных регистров и по ключу.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 08.09.2013 |
| Размер файла | 42,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лекция
УПРАВЛЕНИЕ РЕАЛЬНОЙ ПАМЯТЬЮ
1. Общие вопросы управления памятью
Память -- самый дорогой и часто используемый ресурс. Поскольку память - ресурс, необходимо решать ряд задач по ее обслуживанию. Это все определяется разными стратегиями управления памяти.
Одна из возможных стратегий та, которая сама требует минимума памяти. FCFS - вся память целиком одному пользовательскому процессу. Эта стратегия называется простое непрерывное распределение. Но неприменимо при многопрограммном режиме, при котором достигается максимальная загрузка ЦП и ПУ. В этом случае ОЗУ для одновременного размещения нескольких программ, как правило, нужно увеличить. При этом улучшается эффективность использования памяти (скорость роста ОЗУ).
Проблемы:
защита (выход индекса за пределы массива)
определение размера и числа разделов: и реальный вариант - 2 задачи: чисто вычислительные (ЦП) и обменные (ПУ).
Для хорошей загрузки ЦП и ПУ необходимо иметь 4-5 задач.
2. Разделы памяти с фиксированными границами
Количество, размеры и границы разделов фиксированы.
Достоинство: самый простой способ (из многозадачных).
Недостатки:
Очень важен вопрос выбора количества и размеров разделов. С одной стороны разделы должны иметь достаточный размер для размещений больших задач. Причем количество их должно быть достаточно, чтобы не задерживать большие задания. С другой стороны это приводит к неэффективному использованию памяти при большом числе мелких задач.
Существуют потери памяти , т.к обычно задача не занимает весь раздел. Может быть свободной памяти достаточно для размещения следующей задачи, но она раздроблена. Такое дробление ресурса на части называют фрагментацией.
Проблема выбора времени связывания. Каждая программа может связываться с конкретным разделом на этапе трансляции: просто, но неудобно для пользователя.
Проблема выбора раздела при размещении задачи.
Разделы памяти с применяющимися границами.
Пример такой стратегии -- MFT OS/360.
3. Разделы памяти с изменяющимися границами
Разделы выделяются по мере необходимости и с размером соответствующим заданиям.
Эта стратегия может частично решить проблему фрагментации и увеличить пропускную способность ОС, причем при начальной загрузке фрагментация отсутствует, но со временем она тоже выступает, но она меньше чем в случае фиксированных границ т. к. объединяет рядом расположенные свободные области.
Недостатки:
ОС проделывает огромную работу, чем в предыдущем пункте т. к. ей нужно хранить границы всех разделов, их статус и т.д..
Так как и в предыдущем пункте существует проблема выбора раздела - выбор первого подходящего и выбор наиболее подходящего. В первом случае это просто, но увеличивает фрагментацию, второй - наиболее подходящий - из всех свободных размеров выбирает меньший, в который задача помещается. Это более сложно и требует больших системных ресурсов.
Достоинство: в этой стратегии не надо заранее выбирать число и размеры разделов. Эта стратегия является локальной оптимизацией по фрагментации.
4. Перемещаемые разделы
память управление регистр фиксированный
В двух предыдущих случаях из-за фрагментации свободной памяти в сумме может хватить для следующего задания, но это не происходит. Поэтому идея: перемещать свободную память в конец памяти, в результате вся свободная память собирается в один блок.
Такая технология считается средством глобальной оптимизации, т. к. производится с учетом всех заданий и в любой момент времени.
Достоинство: самая оптимальная стратегия использования памяти.
Недостатки: проблема переносимости кода. Для подстройки абсолютных адресов можно использовать таблицу подстройки загрузчика, но ее надо иметь под рукой, что плохо. А кроме того программа может сама себя передвинуть, и выйти из синхронизации с этой таблицы. Поэтому необходима аппаратная поддержка.
Для этих целей используется регистр перемещения (РП). Он устанавливается ОС и содержит начальный адрес активной программы.
При выполнении любого адреса операции с абсолютной адресацией значение регистра перемещения складывается с адресом в поле команды.
РП изменяется ОС и не доступен пользователю. При контекстном переключении его значение автоматически сохраняется и восстанавливается. А при перемещении программы в другое место корректируется.
Достоинства:
Простота настройки абсолютных адресов.
Не использование РП приводит к эффекту загрузки программы с адреса 0000 - это исключает необходимость использования перемещаемого загрузчика.
Недостатки:
Усложнения аппаратуры.
Большие системные затраты по копированию разделов в новое место. Иногда перед переносом разделов лучше проверить освободившиеся разделы на возможность размещения в него задания. Иногда выгоднее подождать, когда освободится требуемый раздел, чем переносить.
5. Защита памяти
Вне зависимости от способа выделения памяти ОС должна обеспечить ее защиту. Чаще всего задачи максимально изолируются друг от друга для исключения взаимного влияния (разделы одного задания недоступны для другого). Но некоторые из разделов с общими системными ресурсами могут иметь атрибут только для чтения или только для выполнения. Некоторые ОС позволяют читать всю память а записывать только в свой раздел. Наиболее часто используется контекстная защита.
Рассмотрим 2 случая:
Защита при помощи граничных регистров(ГР).
При любой операции значение исполнительного адреса сравнивается со значением граничных регистров. Если адрес попадает между граничных регистров команда выполняется, иначе программное прерывание.
Сравнивание происходит аппаратно. При контекстном переключении значения ГР автоматически сохраняется и восстанавливается. Недоступны для пользователя и устанавливаются ОС.
Достоинство: Простой и понятный механизм.
Недостатки: невозможность выделения одной задачи нескольких смежных разделов памяти.
Защита по ключу.
Каждому разделу памяти ставится в соответствие ключ защиты. Чаще всего это ячейка в памяти. В этот ключ заносится значение ID из поля PSW.
При выделении раздела процессу ОС при помощи привилегированной команды заносит ключ значения ID в SK.
При каждой адресной операции происходит аппаратное сравнение ключа раздела со значением ID в PSW. Если не совпадают - программное прерывание. В режиме диспетчера эта проверка не выполняется.
Достоинство: возможность выделения нескольких разделов одному процессу.
Недостатки: более сложен и потребляет больше ресурсов(ОЗУ - для хранения ключей).
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Улучшение параметров модулей памяти. Функционирование и взаимодействие операционной системы с оперативной памятью. Анализ основных типов, параметров оперативной памяти. Программная часть с обработкой выполнения команд и размещением в оперативной памяти.
курсовая работа [99,5 K], добавлен 02.12.2009Архитектура компьютеров и возможности операционной системы по управлению памятью. Суть концепции виртуальной памяти. Аппаратно-независимые и аппаратно-зависимые средства управления виртуальной памятью. Сегментно-страничная организации виртуальной памяти.
презентация [355,2 K], добавлен 27.12.2010Сравнительный анализ статической и динамической памяти. Быстродействие и потребление энергии статической памятью. Объем памяти микросхем. Временные диаграммы чтения и записи памяти. Микросхемы синхронной и асинхронной памяти. Режимы модулей памяти.
презентация [114,2 K], добавлен 27.08.2013- Управление памятью. Страничная организация памяти. Сегментная организация памяти. Виртуальная память
Как осуществляется трансляция адресов при страничной организации. Что такое компактировка и как с ее помощью избавиться от внешней фрагментации. Что такое регистр таблицы страниц, сегментация. Методы распределения памяти в виде отдельных сегментов.
контрольная работа [236,2 K], добавлен 23.12.2016 Последовательность загрузки значений регистров базовых адресов и регистров прав доступа для системного режима. Методы и средства защиты памяти, преобразования логического адреса в физический, реализованных в УУП процессора. Режим работы процессора.
лабораторная работа [1,5 M], добавлен 23.07.2012Организация памяти компьютера и простые схемы управления ею. Принципы связывания адресов. Динамическое распределение и свопинг. Сегментная и сегментно-страничная организация памяти. Выталкивание редко используемой страницы. Описание работы с программой.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 19.01.2016Объем двухпортовой памяти, расположенной на кристалле, для хранения программ и данных в процессорах ADSP-2106x. Метод двойного доступа к памяти. Кэш-команды и конфликты при обращении к данным по шине памяти. Пространство памяти многопроцессорной системы.
реферат [28,1 K], добавлен 13.11.2009Стратегии размещения информации в памяти. Алгоритмы распределения адресного пространства оперативной памяти. Описание характеристик модели и ее поведения, классов и элементов. Выгрузка и загрузка блоков из вторичной памяти. Страничная организация памяти.
курсовая работа [708,6 K], добавлен 31.05.2013Модель памяти как набор опций компилятора, ее виды в BC++2.0, размеры и взаимное расположение. Назначение сегментных регистров в различных моделях памяти, порядок просмотра переменных. Основные и дополнительные функции динамических переменных в памяти.
лабораторная работа [28,4 K], добавлен 06.07.2009Главная задача компьютерной системы. Виртуальные адресные пространства нескольких программ. Классификация методов распределения памяти. Зависимость загрузки процессора от числа задач и интенсивности ввода-вывода. Схема функционирования кэш-памяти.
презентация [2,2 M], добавлен 14.11.2012Используемые в компьютерах устройства памяти для хранения данных. Внутренние (оперативная и кэш-память) и внешние устройства памяти. Уровни иерархии во внутренней памяти. Подключения дисководов и управления их работой с помощью дискового контроллера.
презентация [47,7 K], добавлен 26.11.2009Распределение оперативной памяти фиксированными, динамическими и перемещаемыми разделами. Распределение с использованием внешней памяти. Принципы рaботы матричного принтера. Проектирование символов и разработка программы, реализующей их вывод на печать.
курсовая работа [241,3 K], добавлен 01.07.2011Стёковая организация памяти как главная идея языка Форт. Вычислительная модель, лежащая в его основе. Особенности работы со стёком памяти. Константы, переменные и работа с памятью. Организация диалога в Форте. Организация памяти и организация подпрограмм.
курсовая работа [29,9 K], добавлен 29.01.2010Внутренний кэш. Смешанная и разделенная кэш-память. Статическая и динамическая память. TLB как разновидность кэш-памяти. Организация кэш-памяти. Отображение секторов ОП в кэш-памяти. Иерархическая модель кэш-памяти. Ассоциативность кэш-памяти.
курсовая работа [229,1 K], добавлен 04.11.2006Распределение памяти фиксированными и динамическими, а также перемещаемыми разделами, особенности данного процесса в Windows. Функция VirtualAlloc: переданная и зарезервированная память. Выделение памяти функцией malloc, методика и анализ результатов.
контрольная работа [225,5 K], добавлен 01.12.2013Схема распределения памяти, соответствующая пользовательской трактовке распределения памяти. Перемещение с помощью таблицы сегментов. Аппаратная поддержка сегментного распределения памяти. Сегментно-страничная организация памяти с двухуровневой схемой.
лекция [1,5 M], добавлен 24.01.2014Анализ работы параллельных вычислений на видеокарте GeForce GT 540M с использованием текстурной памяти. Рассмотрение специфических особенностей по адресации текстурной памяти. Изучение основ чтения и записи данных. Описание примеров данных программ.
лабораторная работа [3,1 M], добавлен 04.12.2014Структура микропроцессорной системы. Длина объектного кода команды. Входные и выходные данные. Представление чисел в эмуляторе. Команды, работающие со стеком и памятью. Запись данных в адрес памяти. Состояние ячеек памяти. Алгоритм загрузки программы.
курсовая работа [319,1 K], добавлен 07.08.2013Классификация компьютерной памяти. Использование оперативной, статической и динамической оперативной памяти. Принцип работы DDR SDRAM. Форматирование магнитных дисков. Основная проблема синхронизации. Теория вычислительных процессов. Адресация памяти.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 28.05.2016Характеристика флэш-памяти, особого вида энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти. Исследование особенностей организации флэш-памяти. Общий принцип работы ячейки. Обзор основных типов карт памяти. Защита информации на флеш-накопителях.
презентация [9,3 M], добавлен 12.12.2013
