50. Сегментное распределение памяти.

Сегментное распределение памяти – это метод управления виртуальной памятью, при котором адресное пространство процесса делится на логические сегменты, соответствующие функциональным единицам программы, например, код, данные, стек или динамически выделяемая память.

Каждый сегмент имеет базовый адрес и размер, и ОС поддерживает таблицу сегментов, в которой хранятся сведения о местоположении сегмента в физической памяти. Обращение к памяти происходит через комбинацию номера сегмента и смещения внутри него, что обеспечивает логическую изоляцию данных и упрощает защиту памяти.

Сегментное распределение позволяет динамически изменять размер сегментов, легко разделять и совместно использовать сегменты между процессами (например, общие библиотеки), но может приводить к внешней фрагментации, когда свободные области памяти разбросаны и не образуют непрерывные блоки для новых сегментов.

51. Сегментно-страничное распределение памяти.

Сегментно–страничное распределение памяти – это комбинированный метод управления виртуальной памятью, в котором адресное пространство процесса сначала делится на логические сегменты, а каждый сегмент, в свою очередь, разбивается на страницы фиксированного размера.

ОС использует таблицу сегментов, каждая запись которой указывает на соответствующую таблицу страниц сегмента. Логический адрес состоит из номера сегмента, номера страницы внутри сегмента и смещения, что позволяет сочетать логическую структуризацию памяти сегментации с эффективным размещением страниц в физической памяти.

Данный метод снижает внешнюю фрагментацию, характерную для чисто сегментного распределения, обеспечивает гибкую защиту и совместное использование сегментов, а также эффективно поддерживает виртуальную память и многозадачность в современных ОС.

52. Кеш-память (понятие, принцип действия кеш-памяти).

Кеш-память – это высокоскоростная память небольшого объёма, предназначенная для временного хранения часто используемых данных и команд с целью уменьшения среднего времени доступа к памяти и повышения производительности системы. Принцип работы кеша основан на локальности обращений: временной (данные, недавно использованные, с высокой вероятностью понадобятся снова) и пространственной (обращение к одному адресу повышает вероятность обращения к соседним).

Кеши организуются многоуровнево: L1 – самый быстрый, встроенный в ядро процессора, разделён на кеш команд и данных; L2 – медленнее и больше, может быть распределён между ядрами; L3 – самый большой, обычно общий для всех ядер, но медленнее L1/L2. Иногда встречается L4 для высокопроизводительных серверов.

Данные извлекаются из кеша по принципу «cache hit» (данные найдены) или загружаются из более медленной памяти при «cache miss». Кеши работают по разным политикам записи и синхронизации между уровнями: инклюзивная (данные верхнего уровня дублируются в нижнем), эксклюзивная (уникальные данные на каждом уровне) и неэксклюзивная. Для управления заменой блоков применяются алгоритмы типа Pseudo-LRU, которые позволяют эффективно выбирать наименее недавно использованные данные с минимальными накладными расходами.