Планування і диспетчеризація процесів і задач в ОС
Способи виділення пам’яті під новий розділ. Їх переваги і недоліки
Дисципліни заміщення сегментів. Організація, переваги і недоліки
Транслятори, компілятори й інтерпретатори — загальна схема роботи
Призначення й особливості побудови таблиць ідентифікаторів
Призначення й особливості побудови таблиць ідентифікаторів. Комбіновані способи побудови таблиць ідентифікаторів
Способи внутрішнього представлення програм
Навигация
Дисципліни заміщення сегментів. Організація, переваги і недоліки
Системне програмне забезпечення
61090
знаков
3
таблицы
11
изображений
5. Дисципліни заміщення сегментів. Організація, переваги і недоліки
Сегментний спосіб організації віртуальної пам'яті
Першим серед розривних методів розподілу пам'яті був сегментний. Для цього методу програму необхідно розбивати на частині і вже кожній такій частині виділяти фізичну пам'ять. Природним способом розбивки програми на частині є розбивка її на логічні елементи — так називані сегменти. Кожен сегмент розміщується в пам'яті як самостійна одиниця.
Логічно звертання до елементів програми в цьому випадку буде представлятися як вказівка імені сегмента і зсуву відносно початку цього сегменту. Фізично ім'я (або порядковий номер) сегменту буде відповідати деякій адресі, з якого цей сегмент починається при його розміщенні в пам’яті, і зсув повинний додаватися до цієї базової адреси.
Кожен сегмент, розташований у пам'яті, має відповідну інформаційну структуру, часто називану дескриптором сегмента. Саме операційна система будує для кожного процесу, що виконується, відповідну таблицю дескрипторів сегментів і при розміщенні кожного з сегментів в оперативній чи зовнішній пам'яті в дескрипторі відзначає його поточне місцезнаходження.
Отже, якщо необхідного сегмента в оперативній пам'яті немає, то виникає переривання і керування передається через диспетчер пам'яті програмі завантаження сегмента. Поки відбувається пошук сегмента в зовнішній пам'яті і завантаження його в оперативну, диспетчер пам'яті визначає придатне для сегмента місце.
Якщо вільного місця немає, то приймається рішення про вивантаження якого-небудь сегмента і його переміщення в зовнішню пам'ять.
Для рішення проблеми заміщення (визначення того сегмента, який повинний бути або переміщений у зовнішню пам'ять, або просто заміщений новим) використовуються наступні дисципліни (їх наз. дисциплінами заміщення):
правило FIFO (first in — first out: «перший прийшов першим і вибуває»);
правило LRU (1еаst recently used: «довше всього невикористовуваний»);
правило LFU (1еаst frequently used: «використовуваний рідше всіх інших»);
випадковий (random) вибір сегмента.
Перша й остання дисципліни є найпростішими в реалізації, але вони не враховують, наскільки часто використовується той чи інший сегмент і, отже, диспетчер пам'яті може чи вивантажити той сегмент, до якого в найближчому майбутньому буде звертання.
Алгоритм FIFO асоціює з кожним сегментом час, коли він був поміщений у пам'ять. Для заміщення вибирається найбільш старший сегмент.
Для реалізації дисциплін LRU і LFU необхідно, щоб процесор мав додаткові апаратні засоби. Мінімальні вимоги — складання списку, упорядкованого або по тривалості не використання (для дисципліни LRU), або по частоті використання (для дисципліни LFU).
Сторінковий спосіб організації віртуальної пам'яті
При такому способі усі фрагменти програми, на які вона розбивається (за винятком останньої її частини), виходять однаковими. Ці однакові частини називають сторінками і говорять, що пам'ять розбивається на фізичні сторінки, а програма — на віртуальні сторінки. Частина віртуальних сторінок задачі розміщається в оперативній пам'яті, а частина — у зовнішній. Місце в зовнішній пам'яті називають файлом підкачки або сторінковим файлом (swap-файлом), тим самим підкреслюючи, що записи цього файлу — сторінки — заміщають один одного в оперативній пам'яті.
Розбивка всієї оперативної пам'яті на сторінки однакової величини приводить до того, що замість одномірного адресного простору пам'яті використовується двовимірний. Перша координата адресного простору — це номер сторінки, а друга координата — номер комірки всередині обраної сторінки (його називають індексом).
Для відображення віртуального адресного простору задачі на фізичну пам'ять, як і у випадку із сегментним способом організації, для кожної задачі необхідно мати таблицю сторінок для трансляції адресних просторів. Для опису кожної сторінки диспетчер пам'яті ОС заводить відповідний дескриптор, що відрізняється від дескриптора сегмента тим, що в ньому немає необхідності мати поле довжини — адже всі сторінки мають однаковий розмір.
При звертанні до віртуальної сторінки, якої не має в даний момент у оперативної пам'яті, виникає переривання і керування передається диспетчеру пам'яті, що повинний знайти вільне місце. Звичайно надається перша вільна сторінка. Якщо вільної фізичної сторінки немає, то диспетчер пам'яті по одній з вищезгаданих дисциплін заміщення (LRU, LFU, FIFO, random) визначить сторінку, що підлягає розформуванню або збереженню в зовнішній пам'яті.
Якщо обсяг фізичної пам'яті невеликий і навіть часто використовувані сторінки не вдається розмістити в оперативній пам'яті, то виникає так звана пробуксовка — ситуація, при якій завантаження потрібної нам сторінки викликає переміщення в зовнішню пам'ять тієї сторінки, з яким ми теж активно працюємо.
Таким чином, найважливішою перевагою сторінкового способу організації пам’яті є мінімальна фрагментація. Цей метод можна було назвати найкращим, якщо б не наступних дві обставини.
Перша – сторінкова трансляція віртуальної пам’яті вимагає суттєвих накладних витрат. Таблиці сторінок необхідно розміщати теж в пам’яті. Крім цього ці таблиці необхідно обробляти – з ними працює диспетчер пам’яті.
Друга – програми розбиваються на сторінки випадково, без обліку логічних зв’язків. Це приводить до того, що міжсторінкові переходи відбуваються частіше ніж міжсегментні і стає важко організовувати поділ програмних модулів між процесами, що виконуються.
Для того щоб уникнути другого недоліку, зберігши достоїнства сторінкового способу організації пам’яті, було запропоновано ще один спосіб – сегментно-сторінковий.
Сегментно-сторінковий спосіб організації віртуальної пам'яті
Як і в сегментному способі розподілу пам'яті, програма розбивається на логічно закінчені частини — сегменти — і віртуальна адреса містить вказівку на номер відповідного сегмента. Друга складова віртуальної адреси — зсув відносно початку сегмента — у свою чергу, може складатися з двох полів: віртуальної сторінки й індексу. Іншими словами, виходить, що віртуальна адреса тепер складається з трьох компонентів: сегмент, сторінка, індекс.
Цей спосіб організації віртуальної пам'яті вносить ще більшу затримку доступу до пам'яті. Необхідно спочатку обчислити адресу дескриптору сегмента і прочитати його, потім обчислити адресу елементу таблиці сторінок цього сегменту і витягти з пам'яті необхідний елемент, і вже тільки після цього можна до номера фізичної сторінки приписати номер комірки в сторінці (індекс). Затримка доступу до шуканої комірки виходить принаймні в три рази більше, ніж при простій прямій адресації.
Щоб уникнути цієї неприємності, вводиться кешування, причому кеш, як правило, будується по асоціативному принципі.
Похожие работы
... , що вхідна мова і системне забезпечення такого пакету можуть бути достатньо легко реалізовані силами прикладного програміста. Тому у разі, коли подібний пакет задовольняє конкретних користувачів, його розробка є цілком виправданою. 3. ВИСНОВОК Сучасний український ринок прикладного програмного забезпечення є, значною мірою, ринком піратського ПО. Це пов'язано з тим, що український спожива
... і MS Excel загальні відомості про електронні таблиці, призначення і можливості, вікно електронної таблиці, вікна книг Термін «електронна таблиця» вживається для позначення простої у використанні комп'ютерної програми Excel, що призначена для обробки інформаційних даних за допомогою таких операцій, як: ■ проведення різних обчислень із використанням потужного апарату функцій і формул; &# ...
... процедур, правил і документації, необхідних для використання програмних продуктів. Усі програми, з якими працюють на сучасних комп’ютерах, можна розділити на 3 категорії: Програмне забезпечення Системні програми Інструментальні системи Прикладні програми · СИСТЕМНІ ПРОГРАМИ- ті, що використовуються для забезпечення працездатності комп’ютера, експлуатації інших програмних продукт ...
... також усі індійські цифри (0–9), латинські букви (a-z, A-Z), символи табуляції, символ переходу на нову стрічку, пробіл та синтаксичні знаки (!,?,,/, %,$,@,^,_). 3. Розробка транслятора вхідної мови програмування 3.1 Вибір технології програмування Необхідно вибрати ефективні методи розв’язку загальних задач, таких як розпізнавання лексем, синтаксичний розбір, семантичний аналіз та ...
0 комментариев