25. Понятие виртуальной памяти. Страничный механизм трансляции.

Виртуальная память – это механизм организации памяти, при котором логическое пространство процесса не ограничено, и в каждый конкретный момент времени в физическом пространстве находится только часть логического пространства. Этим виртуальная память отличается от свопинга. Виртуальная память обычно использует страничную или странично-сегментную организацию, поскольку необходимо разбиение памяти на равные части. Локальность – свойство реальных программ, согласно которому в течении небольшого отрезка времени программа обращается к небольшому набору адресов. Благодаря этому, программе достаточно небольшого кол-ва страниц загруженных в физическую память в течении небольшого отрезка времени. Набор страниц к которым происходит обращение в течении небольшого отрезка времени называется рабочим множеством процесса. Страничное нарушение – исключительная ситуация, возникающая при обращении к логическому адресу который принадлежит странице, отсутствующей в физической памяти. При страничном нарушении выполнение команды приостанавливается, нужная логическая страница подкачивается с жесткого диска в физическую память, после чего команда перезапускается. Каждому процессу может выделяться определенное кол-во физических кадров (локальный алгоритм замещения), либо кол-во кадров может быть неограниченно, увеличиваться и уменьшаться (глобальный алгоритм). Пробуксовка (thrashing) – ситуация, когда система тратит больше времени на ввод/вывод для подкачки страниц, чем на полезную вычислительную работу. Трэшинг возникает при использовании глобальных алгоритмов, длится до тех пор, пока не будет найдено оптимальное для каждого процесса кол-во выделенных фреймов. Наиболее производительно система будет работать если каждому процесс будет выделено кол-во кадров не менее его рабочего множества.

26. Стратегии управления виртуальной памятью.

1) Стратегия размещения. Определяет, в какое место физической памяти загружать каждую конкретную часть логической памяти. При страничной и сегментно-страничной организации новая страница может загружаться в любой физический фрейм.

2) Стратегия подкачки. Определяет, когда страницы подкачиваются с жесткого диска:

1. Подкачка по запросу, при возникновении страничного нарушения.

2. Подкачка с упреждением. Поскольку буфер HDD в несколько раз превышает объем страницы, то за 1 цикл ввода/вывода может быть прочитана нужная страница и соседние с ней. Согласно свойству локальности в ближайшее время могут понадобиться и соседние страницы, поэтому чтобы заново не подкачивать их с диска, они загружаются в память.

3) Стратегия замещения. Определяет, какой фрейм какого процесс может быть освобожден для того чтобы разместить в нем новую страницу. 27. Дисциплины замещения страниц: FIFO

Выгрузка самой старой страницы. Недостатки: дольше всего находящаяся в ОЗУ страница является самой ненужной, а значит высока вероятность обращения к ней в ближайшее время, что приведет к страничному нарушению и потребует повторного пересмотра страниц. 28. Дисциплины замещения страниц: оптимальный алгоритм

Выталкивание страницы к которой не будет обращений в течении максимального времени. Недостаток: невозможно определить когда будет следующее обращение к конкретной странице, поэтому алгоритм не реализуем. 29. Дисциплины замещения страниц: выталкивание дольше всего не использовавшейся страницы

LRU (Least Recently Used) – выталкивание страницы, к которой дольше всего не было обращений. Недостатки: не всегда страница к которой долго не обращались не нужна в будущем.