3.Задача
В компьютере есть кэш, основная память и диск, который используется для организации виртуальной памяти. Если слово, к которому производится обращение находится в кэше, для доступа к нему требуется 2 ns. Если это слово находится в основной памяти, но отсутствует в кэше, то оно сначала загружается в кэш за 10 ns, а затем к нему производится обращение. Если нужного слова нет в памяти, то чтобы найти его на диске и загрузить в основную память требуется 12 ms; еще 10 ns нужны, чтобы скопировать его в кэш, и только затем к этому слову производится обращение. Результативность обращений к кэшу равна 0,9, а результативность обращений к основной памяти – 0,6.
Т
ребуется
определить среднее время, которое
требуется для доступа системы к нужному
ей слову.
Среднее время = Время обращения к КЭШу*результативность обращения к КЭШу + (1- результативность обращения к КЭШу)*((время обращения к КЭШу+время обращения к памяти)*результативность обращения к памяти+(1- результативность обращения к памяти)*(время загрузки слова в память + время для копирования в КЭШ + время для доступа к КЭШу)
При вычисления не забудьте перевести ms в ns:
1 ms = 1000 ns 12 ms=12000 ns
Посчитаем: 2*0,9+0,1*((10+2)*0,6+0,4*(12000+10+2) = 1,8+481, 26=483,06
Ответ: Среднее время, которое требуется для доступа системы к нужному ей слову составляет 483,06 ns
Билет 3
1.Концепция процессов и потоков. Задания, процессы, потоки (нити), волокна и их характеристика. Взаимосвязь между заданиями, процессами, потоками и волокнами.
2. Свопинг и виртуальная память. Методы реализации виртуальной памяти. Сравнительная оценка методов и их применимость в современных компьютерах.
1.Концепция процессов и потоков. Задания, процессы, потоки (нити), волокна и их характеристика. Взаимосвязь между заданиями, процессами, потоками и волокнами.
Р1 Р2 Р3 Р4 Р5
Название |
Описание |
Задание |
Набор процессов с общими квотами и лимитами |
Процесс |
Контейнер для ресурсов и потоков |
Поток |
Исполнение кода в процессе |
Волокно |
Облегченный поток, полностью управляемый в пространстве пользователя |
2. Свопинг и виртуальная память. Методы реализации виртуальной памяти. Сравнительная оценка методов и их применимость в современных компьютерах.
Виртуализация оперативной памяти осуществляется совокупностью аппаратных и программных (ОС) средств вычислительной системы автоматически без участия программиста и не сказывается на работе приложения. Методы виртуализации памяти: свопинг (swapping), виртуальная память (virtual memory).
Достоинства свопинга: малые затраты времени на преобразование адресов в кодах программ. Недостатки: избыточность перемещаемых данных, замедление работы системы, неэффективное использование памяти, невозможность загрузить процесс, адресное пространство которого превышает объем свободной оперативной памяти.
Недостатки виртуальной памяти: необходимость преобразования виртуальных адресов в физические, сложность аппаратной и программной (ОС) поддержки.
Методы реализации виртуальной памяти:
-Страничная виртуальная память – организует перемещение данных между ОП и диском страницами – частями виртуального адресного пространства фиксированного и сравнительно небольшого размера.
-Сегментная виртуальная память предусматривает перемещение данных сегментами – частями виртуального адресного пространства произвольного размера, полученными с учетом смыслового значения данных.
-Сегментно-страничная виртуальная память использует двухуровневое деление: виртуальное адресное пространство делится на сегменты, а затем сегменты делятся на страницы. Единицей перемещения данных является страница.
-Для временного хранения сегментов и страниц на диске отводится специальная область – страничный файл или файл подкачки (paging file).
Вопрос |
Страничная |
Сегментация |
Нужно ли программисту знать о том, что используется эта техника?
|
нет |
да |
Сколько в системе линейных адресных пространств?
|
1 |
много |
Может ли суммарное адресное пространство превышать размеры физической памяти?
|
Да |
да |
Возможно ли разделение процедур и данных, а также раздельная защита для них?
|
нет |
да |
Легко ли размещаются таблицы с непостоянными размерами?
|
нет |
да |
Облегчен ли совместный доступ пользователей к процедурам?
|
нет |
да |
Страничная создана для получения большого линейного адресного пространства без затрат на физическую память. Сегментация для разбиения программ и данных на независимые адресные пространства, облегчения защиты и совместного доступа.
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
2 |
1 |
0 |
0 |
Вектор доступных ресурсов
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
0 |
0 |
1 |
2 |
0 |
0 |
1 |
2 |
0-0=0 |
0-0=0 |
1-1=0 |
2-2=0 |
2 |
0 |
0 |
0 |
2 |
7 |
5 |
0 |
2-2=0 |
7-0=7 |
5-0=5 |
0-0=0 |
0 |
0 |
3 |
4 |
6 |
6 |
5 |
6 |
6-0=6 |
6-0=6 |
5-3=2 |
6-4=2 |
2 |
3 |
5 |
4 |
4 |
3 |
5 |
6 |
4-2=2 |
3-3=0 |
5-5=0 |
6-4=2 |
0 |
5 |
3 |
2 |
0 |
6 |
5 |
2 |
0-0=0 |
6-5=1 |
5-3=2 |
2-2=0 |
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2 |
0 |
0 |
0 |
2 |
7 |
5 |
0 |
0 |
7 |
5 |
0 |
0 |
0 |
3 |
4 |
6 |
6 |
5 |
6 |
6 |
6 |
2 |
2 |
2 |
3 |
5 |
4 |
4 |
3 |
5 |
6 |
2 |
0 |
0 |
2 |
0 |
5 |
3 |
2 |
0 |
6 |
5 |
2 |
0 |
1 |
2 |
0 |
Т.к. ему вообще не обходимо ресурсов. Теперь вектор доступных ресурсов имеет вид
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
4 |
9 |
9 |
8 |
6 |
9 |
9 |
8 |
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
2 |
1 |
1 |
2 |
Следующим может быть выполнен процесс 4 (требует две единицы ресурса 1 и две единицы ресурса 4 , которые система может предоставить).
Вектор доступных ресурсов
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
4 |
4 |
6 |
6 |
И т.д. затем сможет завершиться 5, 2 и 3 процессы. Векторы доступных ресурсов для них. Существует порядок планирования, при котором может завершиться каждый процесс. Вывод: система находится в безопасном состоянии.
3. Для возникновения ситуации взаимоблокировки должны выполняться 4 условия:
условие взаимного исключения (каждый ресурс либо принадлежит дному процессу, либо свободен)
условие удержания и ожидания (процессы, удерживающие полученные ранее ресурсы, могут запрашивать новые ресурсы)
условие отсутствия принудительной выгрузки ресурса (процесс сам должен освободить ресурс)
условие циклического ожидания (должна существовать круговая последовательность из двух и более процессов, каждый из которых ждет доступа к ресурсу, удерживаемому другим процессом)
Мы полагаем, что первые 3 условия в системе выполняются. Остается определить находится ли система в тупиковой ситуации. Отвечая на предыдущий вопрос, мы показали, что существует стратегия распределения ресурсов, при которой каждый процесс может быть завершен за конечное время. Следовательно, при данном распределении и требованиях ресурсов система не находится в состоянии взаимоблокировки.