20042012 Лекция 4
Способы уменьшения потерь при реализации виртуальной памяти
Алгоритмы решения задачи замещения выбираются и реализуются таким образом, чтобы в конечном итоге уменьшить количество передаваемой информации между ОП и архивной средой хранения (ОП и внешними запоминающими устройствами).
При большом количестве пользователей и параллельных процессов в системе может возникать ситуация, когда хронически не хватает ресурсов ОП. Множество параллельных процессов не обеспечиваются необходимым количеством страниц или сегментов. В этом случае экспоненциально возникает количество страничных прерываний/ошибок и, как следствие, возрастает объём перемещения страниц между АСХ и ОП. При этом если рассматривать отдельно пользовательские/прикладные процессы и отдельно системные процессы, то, как правило, в этой ситуации прикладные процессы оказываются в худшем положении. Системные процессы активизируются по причине необходимости обслуживания большого количества страничных прерываний и передачи информации между средами хранения. Это сводится, в конечном счёте, к следующим негативным моментам:
Резко увеличивается интенсивность перераспределения ОП.
Загружаются и активизируются подсистемы ввода/вывода на внешние запоминающие устройства.
Возникает необходимость перепланирования распределения ресурсов центрального процессора (ых ов).
Деятельность ВС в целом и обработка данных в такой ситуации вырождается. Возникает явление «пробуксовки». В этом случае ресурсы всех ЦП активно используются, активно осуществляется обмен между ОП и внешней памятью, но общее количество полезной работы, которая связана с развитием прикладных процессов, уменьшается. На практике бывают случае, когда пробуксовка ВС может составлять до 99% времени работы.
Несмотря на то, что алгоритмы замещения изначально ориентированы на уменьшение явления пробуксовки, требуются дополнительные меры для увеличения производительности системы:
Наиболее эффективным механизмом устранения «пробуксовки» является контроль загрузки секторов компьютера. В этом случае в состав ОС вводятся специальные механизмы и средства, которые контролируют (и регулируют) количество процессов, претендующих на ОП. Если при работе системы возникает определённый процент (достаточно высокий) страничный прерываний, что соответствует высокой степени перемещения информации между ОП и АСХ, некоторые активные процессы с невысоким приоритетом могут быть приостановлены полностью или частично. Раньше можно осуществлять такие процедуры вручную.
Опыт разработки СПО и прикладного ПО показывает, что данный эффект может быть уменьшен в несколько раз при правильном структурировании программных кодов как системных, так и прикладных программ. При программировании разработчики в данном случае обязаны динамически связанные процедуры (и данные) размещать в одних и тех же страницах или сегментах. В этом случае уменьшается связи между страницами и сегментами и, соответственно, уменьшается объём страничных прерываний. Способ хороший, но есть недостаток: требует высокой квалификации, требует большого количества всевозможных затрат (временных, финансовых).
Для достижения повышения общей эффективности системы необходимо использовать дополнительнрые средства:
Средства, уменьшающие явление пробуксовки и нерационального использования ресурсов
Необходимо подбирать и варьировать чистые технические характеристики системы
Использовать наиболее оптимальные варианты для решения задач преобразования, размещения и замещения информации.
В общей сложности приводит к увеличению эффективности использования ВАП.