Понятие и структура ос. Эволюция вычислительных и ос. Основные функции ос
|
Скачать 0.75 Mb.
|
|
Часть виртуальных страниц задачи могут быть размещены в ОП, а часть – во внешней памяти. Место во внешней памяти называют файлом подкачки, или страничным файлом(paging file). Иногда это файл называют swap – файлом, тем самым подчеркивая, что записи этого файла – страницы – замещают друг друга в ОП  Подпись «Nвс» в таблицах страниц означает «номер виртуальной страницы», подпись «Nфс» – «номер физической страницы». Разбиение всей ОП на страницы одинаковой величины, причем кратной степени двойки, приводит к тому, что вместо одномерного адресного пространства памяти можно говорить о двумерном. Первая координата адресного пространства – это номер страницы, вторая координата – номер ячейки внутри выбранной страницы (индекс). Таким образом, физический адрес определяется парой (Рр, i), а виртуальный адрес – парой (Pv, i), где Pv – номер виртуальной страницы, Рр – номер физической страницы, i – индекс ячейки внутри страницы  Количество битов, отводимое под индекс, определяет размер страницы, а количество битов, отводимое под номер виртуальной страницы, - объем потенциально доступной для программы виртуальной памяти. Для отображения виртуального адресного пространства задачи на физическую память, как и в случае сегментного способа организации, для каждой задачи необходимо иметь таблицу страниц для трансляции адресных пространств, отличающихся от дескриптора сегмента прежде всего тем, что в ней нет поля длины – все страницы имеют одинаковый размер. При обращении к виртуальной странице, не оказавшейся в данный момент в ОП, возникает прерывание и управление передается диспетчеру памяти, который должен найти свободное место. Обычно предоставляется первая же свободная страница. Если свободной физической страницы нет, то диспетчер памяти по одной из дисциплин замещения (LRU, LFU,FIFO, случайный доступ) определит страницу, подлежащую расформированию или сохранению во внешней памяти. На ее месте он разместит новую виртуальную страницу, к которой было обращение из задачи, но которой не оказалось в ОП. Для абсолютного большинства современных ОС характерна дисциплина замещения страниц LRU как наиболее эффективная. Так, именно эта дисциплина использована в OS/2 и Linux. Однако в ОС Windows NT/2000/XP разработчики, желая сделать их максимально независимыми от аппаратных возможностей процессора, отказались от этой дисциплины и применили правило FIFO. Поэтому, чтобы компенсировать ее неэффективность была введена «буферизация» тех страниц, которые должны быть записаны в файл подкачки на диск или просто расформированы. Принцип буферизации следующий: прежде чем замещаемая страница действительно окажется во внешней памяти или просто расформированной, она помечается как «кандидат на выгрузку». Если в следующий раз произойдет обращение к странице, находящейся в таком «буфере», то страница никуда не выгружается и уходит в конец списка FIFO В противном случае страница действительно выгружается, а на ее место в «буфер» попадает следующий «кандидат». Величина «буфера» не может быть большой, поэтому эффективность страничной реализации памяти в Windows NT/2000/XP намного ниже, чем в других ОС, и явление пробуксовки проявляется даже при относительно большом объеме ОП 16. Особенности эффективного использования таблицы страниц: многоуровневые таблицы страниц, ассоциативная память, инвертированная таблица страниц, хеширование Особенности эффективного использования таблицы страниц Одним из основных элементов, необходимых при страничном распределении памяти и существенно влияющих на эффективность ее использования в целом, является таблица страниц. Существуют различные варианты организации и использования таблиц страниц, отличающихся как структурой таблиц (многоуровневые, инвертированные), так и способом доступа к их записям (ассоциативный). Многоуровневые таблицы страниц Основную проблему для эффективной реализации таблицы страниц создают большие размеры виртуальных адресных пространств современных компьютеров, которые обычно определяются разрядностью архитектуры процессора. В 32-битном адресном пространстве при размере страницы 4 Кбайт (Intel) получаем 232/212=220, то есть приблизительно 106 страниц – таблица должна иметь примерно 106 строк, а запись в строке состоит из нескольких байтов. Каждый процесс нуждается в своей таблице страниц. Для того чтобы избежать размещения в памяти огромной таблицы, ее разбивают на ряд фрагментов. В ОП хранят лишь некоторые, необходимые для конкретного момента исполнения фрагмента таблицы страниц. В силу свойства локальности число таких фрагментов относительно невелико. Локальность – способность в течение ограниченного отрезка времени работать с небольшим набором адресов памяти. Различают временную локальность (высокая вероятность повторного обращения по одному и тому же адресу в ближайшее время) и пространственную локальность (высокая вероятность повторного обращения по соседнему адресу в ближайшее время). Одним из наиболее распространенных способов разбиения является организация так называемой многоуровневой таблице страниц.   При помощи одной таблицы второго уровня можно охватить 4Мбайт ОП. Для размещения процесса с большим объемом занимаемой памяти достаточно иметь в ОП одну таблицу первого уровня и несколько таблиц второго уровня. Очевидно, что суммарное количество строк в этих таблицах много меньше 220.Количество уровней в таблице страниц зависит от конкретных особенностей архитектуры. Примером реализации одноуровневого (DEC PDP-11), двухуровневого (Intel, DEC VAX), трехуровневого (Sun SPARC, DEC Alpha) пейджинга, а также пейджинга с заданным количеством уровней (Motorola). Инвертированная таблица страниц В этой таблице содержится по одной записи на каждый страничный кадр физической памяти. Достаточно одной таблицы для всех процессов. Для хранения функции отображения требуется фиксированная часть основной памяти, независимо от разрядности архитектуры, размера и количества процессоров. Например, для Pentium с 256 Мбайт ОП нужна таблица размером 64 Кбайт строк. Несмотря на экономию ОП, применение инвертированной таблицы имеет существенный минус – записи в ней (как и в ассоциативной памяти) не отсортированы по возрастанию номеров виртуальных страниц, что усложняет трансляцию адреса. Один из способов решения данной проблемы – использование хеш-таблицы виртуальных адресов. Часть виртуального адреса, представляющая собой номер страницы, отображается в хеш-таблицу с использованием функции хеширования. Хеш и хеш-функция Хеш – число фиксированной длины, которое ставится в соответствие данным произвольной длины таким образом, чтобы вероятность появления различных данных с одинаковым хешем стремилась к нулю, а восстановить данные по их хешу было как можно труднее. Хеш-функции – функция, выполняющая одностороннее преобразование (хеширование) входных данных. Инвертированная таблица страниц Каждой странице физической памяти соответствует одна запись в хеш-таблице и инвертированной таблице страниц. Виртуальные адреса, имеющие одно значение хеш-функции, сцепляются друг с другом. Обычно длина цепочки не превышает двух записей. Ассоциативная память Поиск номера кадра, соответствующего нужной странице, в многоуровневой таблице страниц требует нескольких обращений к основной памяти, поэтому занимает много времени. В некоторых случаях такая задержка недопустима. Решение проблемы ускорения – снабдить компьютер (процессор) аппаратным устройством для отображения виртуальных страниц в физические без обращения к таблице страниц, то есть иметь небольшую быструю кеш-память, хранящую необходимую на данный момент часть таблицы страниц. Это устройство называют ассоциативной памятью или буфером поиска трансляции (translation lookaside buffer - TLB). Высокое значение вероятности нахождения данных в ассоциативной памяти связано с наличием у данных объективных свойств: пространственной и временной локальности.  Структура кэш памяти
|
||||||||||||||||||||
Похожие:
 |
2. Структура информационного канала. Информационно-логическая структура доказывания 3 Процессуально-познавательные функции общей информационной модели механизма расследуемого события |
|
Программа государственного экзамена. Направление “Туризм” «Теория и организация туризма» Эволюция понятия «туризм». Виды туризма, их характеристика и перспективы развития. Типы классификации видов туризма. Специфика делового... |
 |
План цикла по теме "химия и функции белков" Для педиатрического факультета Основные правила работы в биохимической лаборатории. Работа с мерной посудой, дозаторами, аппаратурой. Техника безопасности (сдача... |
|
Правительство Российской Федерации федеральное государственное автономное... Понятие бренд и его эволюция. Значение бренда для фирм и потребителей |
|
План: Основные понятия Функции гис классификация гис эволюция гис Это может быть план здания, карта экологического мониторинга территории, атлас земельного кадастра или карта природных ресурсов... |
|
План: Основные понятия Функции гис классификация гис эволюция гис Это может быть план здания, карта экологического мониторинга территории, атлас земельного кадастра или карта природных ресурсов... |
|
I. Понятие преступлений против несовершеннолетних и их законодательная эволюция Развитие законодательства об ответственности за преступления против несовершеннолетних в России |
|
Ooo "св-робот" Компьютерные курсы рабочая программа Переменные, операции, выражения в php. Типы переменных. Изменение типа переменной. Динамические переменные. Константы. Комментарии.... |
|
Теоретические вопросы: Общая характеристика организационных звеньев... Общая характеристика организационных звеньев (понятие, цели, функции). Формирование целевых подсистем |
|
Медицинский колледж Вопросы к квалификационному экзамену Мз рф, его структура и функции. Нормативные документы. Фармакологический и фармакопейный комитеты. Департамент государственного контроля... |
|
Студента 2 курса магистратуры группы «Медицинское право» очной формы... Понятие, эволюция и генезис оборота фальсифицированных лекарственных средств 14 |
|
Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой... ПМ. 03. Выполнение работ по профессии «оператор электронно-вычислительных и вычислительных машин» |
|
Контрольная работа по дисциплине Трудовое право Понятие, содержание и структура коллективного договора. Порядок разработки его проекта |
|
Материально-техническое обеспечение кабинета №6 по профессии «Оператор... Материально-техническое обеспечение кабинета №6 по профессии «Оператор электронно-вычислительных и вычислительных машин» |
|
Российской Федерации Старооскольский технологический институт им. А. А. Угарова ПМ. 03. Выполнение работ по профессии «оператор электронно-вычислительных и вычислительных машин» |
|
Российской Федерации Старооскольский технологический институт им. А. А. Угарова ПМ. 03. Выполнение работ по профессии «оператор электронно-вычислительных и вычислительных машин» |