Физическая и виртуальная память. Управление памятью.
Физическая память: главная и внешняя.
Главная – упорядоченная последовательность байтов, имеющих адреса, энергозависима.
Внешняя (вторичная) – упорядоченная последовательность байтов, имеющих адреса, энергонезависима.
Иерархия памяти:
1. Управляющая память (высокое быстродействие, малый объем)
2. Кэш-память (большего объема)
3. Оперативная память
4. Внешняя память
Принцип локальности во времени и в пространстве. Значит, что есть тенденция размещать данные рядом.
Организация памяти – это ее предоставление и использование:
1. размещается программ: одна или несколько
2. программам выделяется одинаковое/неодинаковое количество ячеек
3. разбиение жесткое / динамическое (в ходе выполнения процессов)
4. программы размещаются в конкретном разделе или в любом подходящем
5. программа размещается в непрерывном блоке / разбивается на отдельные блоки
6. обмен данными между различными уровнями иерархии, чтобы получить выигрыш в производительности
Виртуальная
память.
Термин «виртуальная память» связан с возможностью адресовать пространство большее, чем емкость реальной ОП.
Суть: информация, с которой работает активный процесс, должна располагаться в ОП. Создается иллюзия, что вся необходимая информация имеется в основной памяти.
Для этого: 1) занимаемая процессом память разделяется на несколько частей (страниц); 2) логический адрес динамически транслируется в физический; 3) при отсутствии страниц – подкачка.
Для контроля наличия страницы в памяти в таблице страниц используется бит присутствия.
Нет необходимости в наличии всех компонентов процесса в основной памяти. Принцип локальности обеспечивает достаточную эффективность.
Преимущества частичного нахождения в памяти программы: 1) нет ограничений объемом физической памяти -> упрощается разработка программ; 2) можно разместить больше программ в ОП, увеличив загрузку процессора и пропускную способность системы;
3) объем ввода/вывода для выгрузки части программы мб меньше ->увеличение скорости работы программ, решение задач контроля доступа к отдельным сегментам памяти, защиты пользователей др от др и ОС. Каждый процесс работает со своими виртуальными адресами, нет возможности прямого обращения.
Чаще всего для организации ВП используется сегментно-страничная модель организации памяти. Способы организации СВП:
1.
страничный (обмен блоками фиксированного
размера)
2. сегментный (обмен между внешней и ОП блоками переменного размера)
3. смешанный (сегмент переменного объема состоит из блоков фиксированного размера)
Диапазон адресов обращения процесса: V – пространство виртуальных адресов, R – пространство реальных адресов. V = (b,d) – виртуальный адрес, где b – номер блока, d – смещение относительно начала блока.
Требования: 1) Чтобы ВП работала, нужно отображение V на R; 2) Механизм преобразования адресов должен быть эффективным и динамическим
П
реобразование
виртуального адреса: каждый процесс
имеет собственную таблицу отображения
блоков, которые система размещает в
реальной памяти. Таблица содержит по
одной строке для каждого блока процесса.
Блок нумеруется от 0 до (n-1), где n –адресное
пространство процесса.
3 подвида преобразования адреса:
1) прямое отображение 2) ассоциативное отображение 3) ассоциативно-прямое (комбинированное) отображение
Управление памятью. Стратегия управления памятью определяет, как будет работать память конкретной организации при конкретных подходах к решению следующих вопросов:
1. новая программа помещается в память: когда система попросит об этом / попытка предупредить запрос системы
2. как размещается программа для выполнения: плотно (экономя память) / быстро
3. нужно поместить в память новую программу, а места нет, какую программу (блок) удалять: которая дольше всех не использовалась / которая дольше всех находится в памяти
Распределение памяти бывает связным и несвязным.
Стратегии управления памятью
1. выборки/вталкивания (цель – определить, в какой момент переписать страницу/сегмент из вторичной памяти в первичную)
2. размещения (ставит целью определить, в какое место ОП помещать поступающую страницу/сегмент)
3. замещения (ставят целью определить, какую страницу/сегмент нужно вывести/вытолкнуть из ОП, чтобы освободить место в ОП его нет)