Производительность компьютера зависит от быстродействия и ёмкости памяти.

1.Можно использовать память с иерархической структурой,

2.Можно исключить простои центрального процессора за счёт организации параллельных действий различных устройств.

Параллельность работы. Идея

Параллельная работа разных уровней памяти, устройств ввода/вывода обеспечивается комплексом программных и аппаратных средств. Совокупность программных средств является частью операционной системы.

Буфер – это запоминающее устройство небольшой ёмкости.(принцип FIFO) Контроллер – специализированный процессор, способный управлять одним из устройств компьютера.

Память на каждом уровне обычно управляется своим контроллером.

Буфер, расположенный между двумя уровнями памяти, должен работать со скоростью памяти более высокого уровня.

•Чтобы предотвратить простои (их памяти нижнего уровня через буфер в верхний) памяти верхнего уровня, применяют упреждающую выборку – чтение той информации, которая может понадобиться вскоре, но не немедленно.

Инициаторами выборки могут быть контроллер или программа.

Попадание (hit) или промах (miss).

•Успешное или неуспешное обращение к более высокому уровню называются соответственно попаданием (hit) или промахом (miss). Попадание - есть обращение к объекту в памяти, который найден на более высоком уровне, в то время как промах означает, что он не найден на этом уровне. Доля попаданий (hit rate) или коэффициент попаданий (hit ratio) есть доля обращений, найденных на более высоком уровне. Иногда она представляется процентами. Доля промахов (miss rate) есть доля обращений, которые не найдены на более высоком уровне.

Технология взаимодействия уровней памяти

Чтобы уменьшить количество промахов, целесообразно копировать на верхний уровень несколько фрагментов программы и данных.

Действуют два формальных правила.

1.Память на всех уровнях делится на отдельные блоки.

2.Если произошёл промах по чтению, в блок памяти верхнего уровня копируется фрагмент, содержащий затребованный адрес.

(Чтобы описать некоторый уровень иерархии памяти надо ответить на следующие четыре вопроса:

1.Где может размещаться блок на верхнем уровне иерархии? (размещение блока).

2.Как найти блок, когда он находится на верхнем уровне? (идентификация блока).

3.Какой блок должен быть замещен в случае промаха? (замещение блоков).

4.Что происходит во время записи? (стратегия записи). )

Для того чтобы имелась возможность установить, какие именно фрагменты нижней

памяти скопированы в верхнюю и в какие блоки, в памяти верхнего уровня храниться каталог. Каждому блоку сопоставляется описатель.

Описатели блоков оперативной памяти называются дескрипторами, блоков кэш- памяти – тэгами.

Тэг/дескриптор – это строка, содержащая указание о том, из какого места памяти нижнего уровня скопирован содержащийся в блоке фрагмент, а также поле признаков.

•R– признак используемости

•V – признак действительности

•М – признак модификации

Алгоритм Least Recently Used (LRU)

(признак формирования R)

•Данный алгоритм замещения страниц основан на следующем принципе: Замещается та страница, которая раньше всего использовалась.

•Однако следует иметь в виду, что использование системой информации о времени последнего обращения к странице требует хранения в каждом элементе таблицы страниц значения времени последнего обращения (time stamp). Каждый элемент таблицы страниц содержит счетчик. Каждый раз при обращении к странице через некоторый элемент таблицы страниц содержимое системных часов (clock) копируется в его поле счетчика.

•Если требуется изменение в конфигурации страниц, необходимо проанализировать поля счетчиков всех элементов таблицы страниц, чтобы определить, какую именно страницу следует заместить.

Да в н о..

Алгоритм Least Frequently Used

(LFU):замещать страницы с минимальным значением счетчика (к которым было

меньше всего обращений);

•Здесь R – счётчик обращений. При каждом обращении к фрагменту R увеличивается на единицу. Удаляется фрагмент, в тэге которого R имеет наименьшее значение.

•В любом варианте приходится выполнять дополнительную работу:

•Просматривать каталог в поисках строки с минимальным или максимальным значением R, или вести дополнительный список. Поэтому существует и такой принцип: заменять случайно выбранный фрагмент.

Ре д к о

Система управления памятью

Способы распределения памяти

•Система управления памятью должна обеспечить многопрограммный режим работы используя аппаратные средства распределения оперативной памяти.

•Существует два способа распределения памяти : статический и динамический.

1.	При работе в многопрограммном режиме и статическом
	распределении оперативной памяти выделяется определенная
	область фиксированной памяти независимо от требований задачи.
•	При статическом распределении памяти используется статическая
	адресация, т.е. используется базовый адрес и смещение. При
	каждой загрузке программы ей назначается базовый адрес в области
	оперативной памяти.