4. Кэширование.

Как известно, накопители на магнитных дисках обладают крайне низкой скоростью по сравнению с быстродействием центральной части компьютера. Разница в быстродействии отличается на несколько порядков. Например, современные процессоры за один такт работы, а они работают уже с частотами в 1 ГГц и более, могут выполнять по две операции- Таким образом, время выполнения операции (с позиции внешнего наблюдателя, не видящего конвейеризации при выполнении машинных команд, благодаря которой производительность возрастает в несколько раз) может составлять 0,5 нс. В то же время переход магнитной головки с дорожки на дорожку составляет несколько миллисекунд. Такие же временные интервалы имеют место и при ожидании, пока под головкой чтения/ записи не окажется нужный сектор данных. Как известно, в современных приводах средняя длительность на чтение случайным образом выбранного сектора данных составляет около 20 мс, что существенно медленнее, чем выборка команды или операнда из оперативной памяти и уж тем более из кэша. Правда, после этого данные читаются большим пакетом" (сектор, как мы уже говорили, имеет размер в 512 байтов, а при операциях с диском часто читается или записывается сразу несколько секторов). Таким образом, средняя скорость работы процессора с оперативной памятью на 2-3 порядка выше, чем средняя скорость передачи данных из внешней памяти на магнитных дисках в оперативную память.

Контрольные задания для СРС (тема 4) [(1;566-647),(4;253-333),(3;129-189)]

1. Кэширование в процессорах Pentium.

2. Дисциплины диспетчеризации для процессов чтения/записи.

3. Основные отличия файловых систем FAT и NTFS.

Рекомендуемая литература

1. Руссинович М., Соломон Д. Внутреннее устройство Microsoft Windows

2. Столингс Операционные системы

3. Гордеев А.В, Молчанов А.Ю. Системное программное обеспечение.

4. Олифер В.Г.,Олифер Н.А. Сетевые ОС

Тема 5 Управление памятью. Совместное использование памяти. Защита памяти. Механизм реализации виртуальной памяти. Стратегии подкачки страниц.

План практического занятия

1. Управление памятью. Совместное использование памяти

2. Защита памяти.

3. Механизм реализации виртуальной памяти.

4. Стратегии подкачки страниц.

1. Управление памятью. Совместное использование памяти

По умолчанию виртуальный размер процесса в 32-разрядной Windows — 2 Гб. Если образ помечен как поддерживающий большое адресное пространство и система загружается со специальным ключом (о нем мы расскажем позже), 32-разрядный процесс может занимать до 3 Гб в 32-разрядной Windows и до 4 Гб в 64-разрядной. Размер виртуального адресного пространства процесса в 64-разрядной Windows составляет 7152 Гб на платформе IA64 и 8192 Гб на платформе хб4. (Это значение может увеличиться в следующих выпусках 64-разрядной Windows.)

Максимальный объем физической памяти, поддерживаемый Windows, варьируется от 2 до 1024 Гб в зависимости от версии и редакции Windows. Так как виртуальное адресное пространство может быть больше или меньше объема физической памяти в компьютере, диспетчер управления памятью решает две главные задачи.

Трансляция, или проецирование (mapping), виртуального адресного пространства процесса на физическую память. Это позволяет ссылаться на корректные адреса физической памяти, когда потоки, выполняемые в контексте процесса, читают и записывают в его виртуальном адресном пространстве. Физически резидентное подмножество виртуального адресного пространства процесса называется рабочим набором (working set).

Подкачка части содержимого памяти на диск, когда потоки или системный код пытаются задействовать больший объем физической памяти, чем тот, который имеется в наличии, и загрузка страниц обратно в физическую память по мере необходимости.

Кроме управления виртуальной памятью диспетчер памяти предоставляет базовый набор сервисов, на которые опираются различные подсистемы окружения Windows. К этим сервисам относится поддержка файлов, проецируемых в память (memory-mapped flies) [их внутреннее название — объекты-разделы (section objects)], памяти, копируемой при записи, и приложений, использующих большие разреженные адресные пространства. Диспетчер памяти также позволяет процессу выделять и использовать большие объемы физической памяти, чем можно спроецировать на виртуальное адресное пространство процесса.

Системы управления памятью можно разделить на два класса: перемещающие процессы между оперативной памятью и диском во время их выполнения и те, которые этого не делают. Второй вариант проще, поэтому начнем с него, а способы с подкачкой (подкачка процессов полностью — swapping или страничная — paging) мы изучим во вторую очередь.