Раздел 4. Управление памятью в операционных системах
4.1. Классификация способов организации памяти
В данном разделе будет рассмотрен седьмой уровень иерархической модели ОС - уровень управления виртуальной памятью.
Управление памятью, также как и управление дисковыми устройствами, можно отнести к области специалистов по вычислительной технике, поскольку специалистам по АСОИУ вряд ли придется разрабатывать собственные алгоритмы управления памятью.
Поэтому в данном разделе мы также как и в предыдущем разделе, дадим лишь краткий обзор систем управления памятью, целью которого будет сохранение системности изложения материала.
Чтобы представить себе место виртуальной памяти в общей организации памяти ОС, дадим классификацию способов организации памяти в ОС.
Вопрос (
)Вопрос
4.2. Управление физической памятью
Все, что связано с управлением физической памятью, относится к историческим аспектам ОС, поскольку современные ОС используют виртуальную память.
Из существующих систем MS DOS попадает в классификации в разряд однозадачных систем управления физической памятью.
4.2.1. Однозадачные системы
4.2.1.1. Простые и оверлейные системы
Общая схема организации физической памяти в однозадачной системе выглядит следующим образом:
Вопрос (
-
Операционная система
Программа
Свободная область
)Вопрос
Как правило, вся свободная память передается прикладной программе, но может быть и возвращена операционной системе.
Если места в памяти для загрузки программы не хватает, то организуется оверлейная программа.
Вопрос (
)Вопрос
Оверлеи грузятся поочередно в одно и то же место памяти.
MS DOS - типичный пример такой системы управления памятью.
Недостаток такой системы - нет защиты ОС от пользователя.
Возможные средства защиты:
Вопрос (
доступ к ОС должен выполняться только через примитивы ОС;
введение граничного регистра.
)Вопрос
------------------- --------------
| ЦП | |Операционная|
|-----------------| | система |
||регистр границы||----> А --------------
|-----------------| | |
------------------- | |
Доступ к памяти всегда происходит с проверкой на значение А:
Вопрос (
if (M <= A) {
ИСКЛЮЧЕНИЕ_ПО_ОШИБКЕ
} else {
ДОСТУП К М;
}
где М - адрес памяти для доступа.
)Вопрос
4.2.1.2. Сегментация памяти
Вопрос (
Стремление расширить доступное пространство памяти при ограничениях на аппаратуру, а именно, разрядность регистров, привело к понятию сегментации памяти.
Хотя это понятие используется теперь более широко.
Так, для обеспечения размера памяти в 1 МВ требуется 20 разрядов регистра. Как осуществить доступ, если регистры имеют по 16 разрядов?
Введено следующее понятие СЕГМЕНТ:СМЕЩЕНИЕ. Любой адрес представлен таким вектором. Если адрес начала сегмента выровнять на начало параграфа и ограничить сегмент размером 64 К, то для адресации можно использовать два 16-ти разрядных регистра.
)Вопрос
Вопрос (
)Вопрос
Для реализации данного способа адресации используются сегментные регистры CS, DS, SS, ES, а также базовые и индексные регистры BX, BP, SI, DI.