68.Ассоциативный буфер трансляции (tlb). Функционирование tlb.
Ассоциативный буфер трансляции (TLB – Translation Lookaside Buffer)
Каждое обращение к виртуальному адресу может вызывать два обращения к физическому адресу
Для считывания таблицы страниц
Для чтения данных с кадра основной памяти
Для решения этой проблемы существует высокоскоростной кэш для часто используемых PTE, который называется TLB.
Функционирование TLB
При обращении к виртуальному адресу, процессор сначала обращается к TLB
Если PTE присутствует в TLB (попадание в TLB), номер кадра извлекается из TLB и формируется адрес в основной памяти
При промахе в TLB процессор использует номер страницы для обращения к PTE.
При обращении к виртуальному адресу проверяется наличие страницы в основной памяти
При отсутствии генерируется исключение
Производится обновление TLB для включения нового PTE.
69.Размеры страниц. Влияние размеров страниц на поведение процесса.
Размер страницы
Меньше размер страницы – меньше внутренняя фрагментация
Меньше размер страницы – больше страниц требуется процессу
Больше страниц процесса – больше памяти отводится под таблицы страниц
Вторичная память эффективнее работает с большими блоками данных – эффективней использовать большие страницы.
Малый размер страницы – большее количество страниц можно держать в оперативной памяти
После некоторого времени исполнения процесса, страницы памяти будут содержать все необходимые процессу данные (принцип локализации). Частота страничных отказов будет низкой.
Увеличение размера страницы приводит к тому, что страницы содержат данные, которые располагаются вдалеке от последних обращений к памяти. Частота страничных отказов возрастает.
Размеры страниц различных архитектур МП.
70. Сегментная вп. Таблицы сегментов. Трансляция при сегментной организации.
Сегментация
Сегменты могут иметь разные, динамически изменяемые размеры
Упрощается обработка структур данных изменяемого размера
Упрощается совместное использование кода и данных разными процессами
Улучшается защита.
Таблицы сегментов
Располагается в основной памяти
Содержит начальный адрес сегмента и его длину
Существует бит присутствия сегмента в основной памяти
Дополнительные биты: модификации, доступа.
Трансляция адреса при сегментной организации
Не с лекции:
1)Сегментная схема функционирования вп
Программа разбивается на несколько логических сегментов. Каждому из сегментов предоставляется свой раздел памяти. Физический адрес элемента определяется следующим образом: смещение относительно начала сегмента прибавляется к базовому адресу, с которого сегмент размещен в памяти.
ФАэ = БАс + СМ.
Каждый сегмент, размещенный в памяти, имеет сопутствующую информационную структуру, называется дескриптором сегмента. ОС для каждого исполняемого процесса строит таблицу дескрипторов. Таблица строится во время размещения в ОП процесса. В дескрипторе содержится:
- Номер виртуальной страницы;
- Бит присутствия в памяти;
- Адрес начала сегмента в памяти;
- Длина сегмента;
- Права доступа;
- Тип сегмента (код, данные, служебная информация)
- Отметка об обращении к сегменту
Программа, управляющая памятью, называется диспетчером памяти.
Если сегмента нет в памяти, то через прерывания диспетчер обращается к программе загрузки недостающих сегментов. Сначала страница ищет в буфере, если находится, продолжается работа, если страницы нет, процесс переходит в состояние ожидания. Для того чтобы уменьшить подкачку, используется буферизация и упреждающая выборка. Страницы когда выгружаются из ОП находятся в буфере. С проблемой подкачки связаны 3 проблемы:
- Задача выборки;
Выбор строится на внешнем носителе, который нужно подкачать. Выборы бывают: выборка по запросу; упреждающая выборка (используется несколько стратегий: считывание блоками, стратегии упреждения – анализируется информация о прошлых обращениях к сегменту. Подкачивается сегмент наиболее долго не используемый, подкачивается сегмент, у которого частота обращений больше).
- Задача размещения;
Заключается в выборе свободного места для подкачиваемого сегмента.
- Задача замещения
Возникает тогда, когда свободное место для размещения очередного сегмента не найдено. Заключается в том, чтобы выбрать сегмент, который дожжен быть выгружен на носитель.
Достоинства и недостатки сегментной схемы:
Достоинства:
- Каждой задаче выделяется свое виртуальное адресное пространство (все процессы изолированы друг от друга и ОС);
- Проще организуется защита процессов и ОС;
- Редко используемые куски программы можно не хранить в ОП (больше эффективность использования ОП);
- Программа не занимает непрерывную область памяти (уменьшается фрагментация);
- Можно использовать общие сегменты разного процесса.
- Размещение программы в памяти не целиком, а по мере необходимости
Недостатки:
- Неизбежная фрагментация;
- Большие потери памяти и процессорного времени на размещение и обработку дескрипторных таблиц: ведь на каждую задачу необходимо иметь свою таблицу дескрипторов сегментов, а при определении физических адресов необходимо выполнять операции сложения
- Потеря времени при доступе к искомой ячейке памяти: нужно сначала найти и прочитать дескриптор сегмента, а уже потом, используя данные из него о местонахождении нужного нам сегмента, можеи вычислить и конечный физический адрес.
ОС: OS/2