Лекция 12 Управление памятью.

Управление памятью – одна из главных задач операционной системы. ОС загружает процесс в оперативную память. Машина работает успешно тогда, когда все процессы загружены в оперативную память. Далее загружаются все процессы, пока ОП не заполнена. Тогда следующие процессы загружаются на освободившиеся места , но не полностью, а частично. Необходимо перейти от линейно-непрерывного отображения памяти на физ. Адреса к кусочно-непрерывному отображению. Функции ОС управления памятью: 1. Отображение логического адресного пространства процессов на физические адреса и преобразование логического адреса в виртуальный 2. Распределение памяти между процессами 3. Контроль доступа к адресным пространства процессов 4. Выгрузка процессов во внешнюю память 5. Учёт свободной и занятой памяти Память, которую использует программа: 1. Статическая(область констант) 2. Стэк(локальные переменные, промежуточные значения переменных) 3. Куча(динамически распределяемая память, ОС выделяет память по частям)

Виртуальная память:

1. Символьное адресное пространство – совокупность всех доступных идентификаторов переменных

2. Логическое адресное пространство –совокупность всех допустимых адресов, с которыми работает процессор

3. Физическое адресное пространство – совокупность всех допустимых физических адресов в вычислительной системе.

Страничная организация памяти Информация загружается страницами. Адрес содержит номер вирутальной страницы и номер слова в ней. Сегментирование. Сегмент – область памяти определённого назначения, внутри которого поддерживается линейная организация. В этом случае память представляется блоками. Происходит двухуровневая трансляция виртуального адреса в физический. Защита памяти в ЭВм классифицируется: 1. Защита при усправлении 2. Защита по привилегиям

Лекция 13. Архитектура системы команд.

I

Архитектура

BM-360 - поворотный пункт вычислительной техники. Интерпретатор – разбивает команду на маленькие шаги и последовательно переводит каждую команду в исполняемый машинный код. Интерпретаторы упрощали работу процессора, но работали так же медленно. Было решено перейти от интерпретатора к компилятору. Компилятор – переводит исходную программу на эквивалентный набор машинного языка и загружает в память. Достоинства компилятора: 1. Команды и данные могут храниться в ОП. При этом имеется в виду основная память компьютера: ЖД, кэш и т.д., так как у всех единое адресное пространство. 2. Работает в регистрах процессора, что существенно увеличивает работоспособность процессора, сокращает поле адреса и данных. 3. Порты ввода и вывода – сложные мультипроцессорные устройства.

Стэковая

C

Аккумуляторная

Регистровая

CISC

RISC

ACK с командными словами сверхбольшой длины

ISC: Небольшое количество РОН(до 16), возможно увеличить Большое количество машинных команд разных форматов и методов реализации Наличие команд «регистр-память» Использование интерпретаторов – команда выполняется за несколько тактов. RISC: Все обычные команды выполняются аппаратным обеспечением, не интерпретируются Большое количество РОН(до 121) Сокращенный набор команд(несколько десятков) Начало эры многопотоковых процессоров. Установка: ЭВМ должна иметь для вида независимости: 1. Независимость команд 2. Независимость данных

Лекция 14. Производительность.

Основные пути повышения производительности: 1. Параллельная обработка информации 2. Многоядерность 3. Гипертрейдинг 4. Конвейерность 5. SIMD-расширение

Для реализации параллельных вычислений необходима конвейеризация. Смысл технологии гипертрейдинг: сделать из одного ядра два логических. Невозможно эффективно загрузить все физические ядра на одном процессоре. Вопрос многоядерности имеет два аспекта: 1. Мультиядерные процессоры(полностью функционирующие ядра) 2. Многоядерные (неполноценные ядра)

Указатель команд: В регистре IP всегда находится адрес команды, которая должна быть выполнена следующей. В IP находится адрес этой команды, отсчитанный от начала сегмента команд, на начало которого указывает регистр CS. То есть, абсолютный адрес этой команды определяют два регистра. Регистры упраления: МП имеет 32разрядные регистры(4 штуки), в которых хранятся флаги состояния МП или глобальные флаги. Вместе с регистрами системных адресов эти регистры хранят информацию о состоянии МП, которая влияет на все задачи в системе. Регистры отладки: Шесть регистров(DRO-DR3, DR6, DR7, DR4 и DR5 зарезервированы) расширяют возможности отладки. Устанавливают точки останова по данным и позволяют устанавливать точки останова по командам без модификации сегментов программы. DRO-DR3 – хранят четыре линейных адреса точек останова. DR6 – отражает текущие состояния точен останова. DR7 – задаёт условие для точек останова. Из всех полей команды обязательными являются только один или два байта кода операции. Префикс – это байт со специальным копированием, который содержит операцию одной находящейся за ним команды. Сегментом называется область памяти, которая находится по любому адресу, кратному 16 (до 64 Кбайт). Для обращений к памяти у процессоров х86 используются 16-битные сегментные регистры, с помощью которых формируется логический адрес. CS – (Code Segment) – для адресации команд, содержит машинные команды, обычно первая команда находится в начале сегмента и ОС передаёт управление по адресу данного сегмента (базе) SS – (Stack Segment) – для работы со стеком, содержит адреса возврата в ОС и адреса вызова подпрограммы при возврате в главную программу. DS, ES, FS, GS – для обращений к данным, содержат определённые данные команды, константы.