Виртуальная память.

Виртуальная память- это кажущаяся память большой емкости и быстродействия, которая создается путем автоматического управления иерархической памятью ЭВМ.

В этом процессе задействуются 2 уровня- ОЗУ и ВЗУ.

А_ОЗУ

А_вирт.

ЦП

Виртуальная память

Преобразователь адресов

ВЗУ

ОЗУ

А_вирт.

1

2

4

3

Виртуальная память представляет собой последовательность ячеек, содержимое которых размещается в виде файла на ВЗУ. Те ячейки виртуальной памяти, которые потребуются процессору при выполнении программ должны автоматически быть перемещены с ВЗУ в ОЗУ.

Процесс обращения к ячейке виртуальной памяти будет включать следующие этапы:

1. Обращение к ячейке с адресом Авирт. Этот адрес поступает на вход преобразователя адресов (части ОС), который в свою очередь проверяет наличие требуемой ячейки виртуальной памяти в ОЗУ.

2. Если ячейка присутствует в ОЗУ, то оттуда происходит считывание ее содержимого.

3. Если нет, то преобразователь адресов перемещает содержимое требуемой ячейки с ВЗУ в ОЗУ.

4. Из ОЗУ считывается требуемая информация.

Для работы виртуальной памяти необходима следующая информация:

1. О размещении ячеек виртуальной памяти на ВЗУ;

2. Сведения о ячейке виртуальной памяти, которая сейчас находится в ОЗУ.

Page 1

2

3

N

ВЗУ

Карта риска

Виртуальная

память

Таблица страниц ОЗУ

КЭШ- память процессора

Использование КЭШ- памяти позволяет повысить быстродействие ОЗУ, защиту использования высокоскоростной сверхоперативной памяти сравнительно малой емкости.

Для повышения производительности ЭВМ необходима емкая и быстродействующая память. Увеличить быстродействие ОЗУ можно, но оказывается экономически неоправданно.

В 1965 году была предложена концепция КЭШ- памяти.

bsb

f_кэш= 1/Т_обр^кэш

С_кэш

ЦП

КЭШ

ОЗУ

f_sb

системная

шина

f_ОЗУ= 1/Т_обр^ОЗУ

С_ОЗУ

С_ОЗУ>>С_кэш

f_ОЗУ <<f_кэш

При использовании КЭШ-памяти часть содержимого ОЗУ переписывается в ячейки КЭШ, обращение к которым возможно с высокой скоростью.

Если процессор обращается за информацией в ОЗУ, то первоначально определяется ее наличие в КЭШ. Если она присутствует (попадание в КЭШ), то считывается очень быстро.

Попадание- t_обр.= Т_обр^кэш

Промах- информация копируется из ОЗУ в КЭШ и оттуда считывается. t_обр= Т_обр^кэш+ Т_обр^ОЗУ+ Т_обр^кэш

КЭШ- память будет работать эффективно, если частота попадания будет выше частоты промахов.

Т_обр^кэш ≤t_обр≤ Т_обр^ОЗУ

Для отображения информации, хранящейся в КЭШ- памяти каждой строке КЭШ- памяти присваивается определенный признак (тэг), в котором указывается какие ячейки ОЗУ присутствуют в этой строке.

Поиск информации в КЭШ- памяти производится по ассоциативному правилу.

1

2

3

4

ОЗУ

А_озу

1

2

3

4

КЭШ

строка признак

{

{