71 Варианты реализации страничной таблицы. Tlb.
Каждое обращение к памяти предполагает обращение к страничной таблице.
Следствие: реализация СТ существенно влияет на эффективность виртуальной адресации.
Варианты реализации СТ:
Специально выделенные регистры:
(+)максимальное быстродействие;
(
-)неприменим
при большом объеме СТ.Выделенная область ОП:
(-)увеличение времени доступа.
Сокращение времени доступа при размещении СТ в ОП
Достигается посредством дополнительной кэш-памяти – TLB (Translation Look-aside Buffer).
Альтернативные наименования TLB:
буфер быстрого преобразования адреса;
буфер ассоциативной трансляции;
буфер опережающей выборки.
T
LB
обновляется в результате преобразования
адресов.
Функционирование TLB
При каждом обращении к ОП преобразователь адреса производит поиск в памяти тегов TLB номера требуемой виртуальной страницы:
попадание: адрес физической страницы берется из памяти данных TLB;
промах:
процедура преобразования адресов производится с помощью СТ;
в TLB сохраняется новая пара «номер виртуальной страницы—номер физический страницы».
Реализация TLB
Обычно в виде кэш-памяти:
полностью ассоциативная или множественно-ассоциативная;
высокая степень ассоциативности (число входов у типовых TLB – 64—256);
время доступа, сопоставимое с показателем кэша L1.
Pentium III: TLB – 64 входа, размер страницы – 4 Кбайт, быстрый доступ к адресному пространству в 256 Кбайт.
72 Ограничения страничной организации памяти. Сегментация памяти.
Страничная организация решает проблему эффективного использования адресного пространства ОП:
для больших программ выделяется много страниц, для небольших – меньше;
неиспользуемые излишки не превышают размера фрейма.
Перегрузка (thrashing) является следствием наличия большого числа процессов в ограниченном объеме ОП.
При этом:
ОС тратит много времени на свопинг;
реальная эффективность системы снижается;
диск используется неэффективно.
Решение проблемы:
разработка эффективных алгоритмов замещения;
ограничение количества выполняемых процессов;
по возможности увеличение емкости памяти.
Сегментная организация памяти
Концепция
Страничная организация:
скрыта от программиста;
непрерывный массив со сквозной нумерацией слов не всегда удобен.
Программа состоит из нескольких частей – кода и данных:
длины составляющих заранее неизвестны;
удобна независимая нумерация слов в каждой части;
возможность совместного использования одного сегмента несколькими процессами.
Сегментированная память – в виртуальном пространстве выделяются независимые линейные пространства переменной длины (сегменты).
Сегмент – отдельная логическая единица информации:
содержит данные или программный код;
располагается в адресном пространстве пользователя;
имеет собственную нумерацию слов, начиная с нуля.
Каждой составляющей программы выделяется свой сегмент памяти.
Часть сегментов загружается в ОП, остальные хранятся в дисковой памяти.
Преобразование адреса
Составляющие виртуального (логического) адреса :
номер сегмента;
смещение внутри сегмента.
Для преобразования виртуального адреса в физический используется сегментная таблица.
Таблица сегментов
Формируется ОС во время загрузки процесса.
Записи таблицы содержат:
начальный физический адрес сегмента в ОП;
размер сегмента;
правила доступа;
признаки (модификации, обращения и т.п.).
Свойства сегментации
Достоинства:
простота управления большими структурами данных;
сегменты могут использоваться несколькими процессами;
обеспечивает высокую степень защиты;
Недостатки:
неэффективное использование ОП (фрагментация на уровне сегментов).