Билет 10

1. Сегментно-страничная организация виртуальной памяти. Схема преобразования виртуальных адресов. Разделяемые сегменты памяти.

2. Многослойная модель подсистемы ввода-вывода. Менеджер ввода-вывода. Многоуровневые драйверы.

Как видно из названия, данный метод представляет собой комбинацию страничного и сегментного распределения памяти и, вследствие этого, сочетает в себе достоинства обоих подходов. Виртуальное пространство процесса делится на сегменты, а каждый сегмент в свою очередь делится на виртуальные страницы, которые нумеруются в пределах сегмента. Оперативная память делится на физические страницы. Загрузка процесса выполняется операционной системой постранично, при этом часть страниц размещается в оперативной памяти, а часть на диске. Для каждого сегмента создается своя таблица страниц, структура которой полностью совпадает со структурой таблицы страниц, используемой при страничном распределении. Для каждого процесса создается таблица сегментов, в которой указываются адреса таблиц страниц для всех сегментов данного процесса. Адрес таблицы сегментов загружается в специальный регистр процессора, когда активизируется соответствующий процесс. На рисунке 2.15 показана схема преобразования виртуального адреса в физический для данного метода.

Рис. 2.15. Схема преобразования виртуального адреса в физический для сегментно-страничной организации памяти

Недостатки виртуальной памяти: необходимость преобразования виртуальных адресов в физические, сложность аппаратной и программной (ОС) поддержки.

Разделяемые сегменты памяти как средство межпроцессной связи позволяют процессам иметь общие области виртуальной памяти и, как следствие, разделять содержащуюся в них информацию. Единицей разделяемой памяти являются сегменты, свойства которых зависят от аппаратных особенностей управления памятью.

Разделение памяти обеспечивает наиболее быстрый обмен данными между процессами.

Работа с разделяемой памятью начинается с того, что процесс при помощи системного вызова shmget создает разделяемый сегмент, специфицируя первоначальные права доступа к сегменту (чтение и / или запись) и его размер в байтах. Чтобы затем получить доступ к разделяемому сегменту, его нужно присоединить посредством системного вызова shmat(), который разместит сегмент в виртуальном пространстве процесса. После присоединения, в соответствии с правами доступа, процессы могут читать данные из сегмента и записывать их (быть может, синхронизируя свои действия с помощью семафоров).

Когда разделяемый сегмент становится ненужным, его следует отсоединить, воспользовавшись системным вызовом shmdt().

Для выполнения управляющих действий над разделяемыми сегментами памяти служит системный вызов shmctl(). В число управляющих действий входит предписание удерживать сегмент в оперативной памяти и обратное предписание о снятии удержания. После того, как последний процесс отсоединил разделяемый сегмент, следует выполнить управляющее действие по удалению сегмента из системы.