8.6 Страничная память
Необходимо искать другие схемы организации памяти. Современные системы распределения памяти не предполагают в общем случае размещения процессов одним непрерывным блоком, т.е.
|
\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/ |
|
Размер кратный размеру страницы |
|
\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/\/ |
|
Размер кратный размеру страницы |
|
ОС |
В самом плохом случае (при пэйджинге), как логическое адресное пространство, так и физическое адресное пространство представляются в виде набора блоков одинакового размера. Блоки называются страницами.
Pageframe– физический блок, размер кратен 2k.
(p, d) – логический адрес, где p – страница, d - смещение в рамках одной страницы.
Рассматриваемая схема позволяет загрузить процесс, даже если нет непрерывной области кадров, достаточной для размещения процесса. Можно держать в физической памяти только часть страничных кадров процесса.
Система отображения логических адресов в физические сводится к отображению логических страниц в физические и представляет собой таблицу страниц, хранящуюся в оперативной памяти.
p– номер виртуальной страницы
d– смещение внутри виртуальной странице
|
p |
d |
Таблица страниц
|
| |
|
Атрибуты |
p’ |
|
| |
|
p’ |
d |
Используя атрибуты можно организовать контроль доступа к конкретной странице и ее защиту.
8.7 Сегментная и сегментно-страничная организация памяти
Принцип предполагает, что размер сегмента меняется в зависимости от страницы.
V= (S,d), где
S– сегмент
d– смещение
При сегментной организации – это набор сегментов в логическом пространстве. В рамках сегмента адресация линейна.
Если посмотреть на таблицу, которая при сегментной организации работает, она будет похожа на предыдущую.
S– номер сегмента
d– смещение
a– адрес начала сегмента
|
V |
d |
Таблица дескрипторов
|
| |
|
Атрибуты |
a |
|
| |
Сегменты присутствуют в микропроцессорах фирмы Intel.
Сегмент большой, поэтому принято разбивать их на страницы – блоки равного размера – сегментно-страничная организация. В этом случае преобразование (трансляция) виртуального адреса в физический двухуровневое, а логический адрес трехкомпонентный: (S, p, d).
9. Виртуальная память
9.1 Понятие виртуальной памяти
Системы ВП позволяют размещать в небольшой физической памяти часть кода процесса, занимающую виртуальную или логическую память. Это означает, что мы взяли несколько страниц процесса, загрузили их в память и с ними работаем, отработали со страницами – подгрузили еще, т.о. процесс занимает в памяти в 10 раз меньше объема.
Суть концепции виртуальной памяти
Ясно, что активно процесс работает, когда он находится в оперативной памяти. В схемах ВП создается иллюзия, что вся необходимая процессу информация имеется в оперативной памяти. Для этого:
Занимаемая процессом память разбивается на страницы
Логический адрес (логическая страница), к которому обращается процесс, динамически транслируется в физический адрес
Если нужная страница в памяти отсутствует, тогда организуют ее подкачку с диска.
Для контроля наличия страниц в памяти существует специальный бит присутствия, находится он в странице дескрипторов. Т.о. мы выяснили, что для успешного ведения процесса вовсе не обязательно присутствия всех страниц в памяти, для этого достаточно нахождения в памяти одной или более страниц.
Преимущество нахождения в памяти ограниченного количества страниц процесса:
Программа не ограничивается доступным объемом физической памяти
Из-за возможности частичного размещения процесса в памяти и перераспределения памяти между процессами можно разместить в памяти больше программ, что улучшает использование процессора и пропускную способность системы
Объем ввода/вывода при обмене данными между диском и оперативной памятью существенно меньше, чем при swapping'е
Введение ВП позволяет организовать контроль доступа к отдельным сегментам памяти и в частности организовать защиту программ друг от друга.