Разработка систем страничной организации памяти: локальная и глобальная политики, управление загрузкой, разделение пространства команд и данных
При использовании страничной организации памяти, операционная система предоставит в распоряжении прикладных программ, такой объем оперативной памяти, какой им требуется для работы, независимо от объема физической памяти, установленной в компьютере.
Это возможно благодаря тому, что в физической памяти компьютера находятся только те участки программы, к которым процессор обращается в текущий момент времени. Остальные программы загружаются по мере востребования.
Вся область памяти, используемой программой, разбивается на участки небольшой длины, называется страницами
Во время выполнении программы процессор выгружает из памяти на диск те страницы, к которым долго не обращались и загружает те, которые нужны сейчас.
Для отслеживания всех страниц памяти, в операционной системе создается специальный набор таблиц, состоящий из страничного каталога и ряда таблиц страниц.
При обращение в программе к участку памяти, его линейный адрес автоматически преобразовывается процессором в физический адрес. Этот процесс называется страничной переадресацией
Локальная и глобальная политика
Предположим у нас есть три процесса – А,В,С, составляющие набор работоспособных процессов. Предположим, что процесс А сталкивается с ошибкой отсутствия страницы. Алгоритм может выбрать наиболее давно использованную страницу, рассматривая только страницы, принадлежащие процессу А. С наименьшим значением возраста будет А5, и мы получаем ситуацию показанную на рис. 1,б
В то же время, если страница с наименьшим значением возраста удаляется независимо от того, какому процессу она принадлежит, то будет выбрана страница В3, и мы получим ситуацию, показанную на рис. 1.20, в
Первая ситуация описывает локальный алгоритм замещения страниц, вторая ситуация описывает глобальный алгоритм замещения страниц.
Локальный алгоритм хорошо подходит для выделения каждому процессу фиксированной доли памяти. При использовании глобальных алгоритмов страничные блоки распределяются среди работоспособных процессов в динамическом режиме.
Управление загрузкой
Иногда из-за большого количества процессов объем выделенной памяти превышает объем имеющейся оперативной памяти и происходит пробуксовка.
Решить данную проблему можно с помощью избавлением от некоторых процессов.
Так же можно некоторые процессы сбросить некоторые процессы и освободить память
Разделение пространства команд и данных
Иногда адресное пространство слишком мал, что не позволяет поместить в него все необходимое
Первое решение заключается в использовании отдельных адресных пространств для команд (текста программы) и данных, называемых I-пространством и Б-пространством.
У каждого из них имеется собственная таблица страниц с собственным отображением виртуальных страниц на физические страничные блоки. Когда аппаратуре требуется извлечь команду, она знает, что для этого нужно использовать 1-пространство и таблицу страниц этого 1-пространства. Точно так же обращение к данным должно вестись через таблицу страниц Б-пространства. Кроме этих тонкостей, наличие отдельных I- и Б-пространств не приводит к каким- то особым осложнениям для операционной системы и при этом удваивает доступное адресное пространство.