Самостоятельная работа9

Организация виртуальной памяти. Управление виртуальной памятью

1. Цель работы: изучить существующие подходы к организации виртуальной памяти; освоить методы управления виртуальной памятью.

2.Материал для изучения:

Литература: Л1 с. 151 - 176; Л2 с. 134 - 172; Л3 с. 86 – 99, 105 - 122; Л4 с. 193 – 232, 239 – 256, 265 - 272; Л5 с. 281 - 345.

3.Задание:

3.1. Составить конспект по данной теме.

3.2. Ответить на контрольные вопросы:

1. Что такое виртуальная память?

2. Какие подходы к организации виртуальной памяти используются в ЭВМ?

3. Что понимается под дефрагментацией памяти?

4. Эквивалентны ли понятия: логический, математический, виртуальный и физический адреса?

5. В чем суть страничной организации виртуальной памяти?

6. Что такое подкачка страниц?

7. Для чего и какие управляющие биты используются в таблице страниц?

8. Какие алгоритмы замены страниц Вы знаете?

9. Что такое рабочее множество?

10. Объясните сегментный способ организации виртуальной памяти. Что представляет собой (в общем случае) дескриптор сегмента?

11. Сравните сегментный и страничный способы организации виртуальной памяти. Перечислите достоинства и недостатки каждого.

12. Как определить возможный размер страничной и сегментной памяти в компьютере?

13. Что такое сегментно-страничный способ организации памяти?

14. Что такое локальная и глобальная таблицы дескрипторов?

15. Что такое селектор?

16. Охарактеризуйте проблему защиты памяти. Как реализована защита памяти у процессоров семейства Pentium?

17. Что такое уровень привилегий? Сколько уровней привилегий у микропроцессора i80×86?

18. Что такое текущий уровень привилегий? Как узнать, чему он равен? Что такое эффективный уровень привилегий?

19. Объясните правила работы с уровнями привилегий для различных типов сегментов.

3.3. Выполнить упражнения:

А) Вычислить номер виртуальной страницы и смещение для виртуальных адресов 1205600, 32789 и 13560445, если размер страницы равен 4 Кбайт или 64 Кбайт.

Б) Компьютер с 32-разрядным адресом использует двухуровневую таблицу страниц. Виртуальные адреса расщепляются на 9-разрядное поле верхнего уровня таблицы, 11-разрядное поле второго уровня таблицы страниц и смещение. Чему равен размер страниц и сколько их в адресном пространстве?

В) Объем пространства на диске, который должен быть доступен для хранения страниц, связан с максимальным количеством процессоров N, количеством байтов в виртуальном адресном пространстве V и числом байтов в оперативной памяти R. Выведите формулу требований на дисковое пространство в худшем случае. Насколько эта величина реалистична?

Самостоятельная работа 10

Управление вводом/выводом в операционных системах

1. Цель работы: изучить основные принципы организации ввода/вывода в операционных системах.

2.Материал для изучения:

Литература: Л1 с. 178-195; Л2 с. 176-187, 228 - 333; Л3 с. 130 - 161; Л4 с. 275-293; Л5 473 - 629.

3.Задание:

3.1. Составить конспект по данной теме.

3.2. Ответить на контрольные вопросы:

1. Назовите основные компоненты подсистемы ввода-вывода.

2. Перечислите основные функции подсистемы ввода-вывода.

3. Почему операции ввода-вывода в ОС объявляются привилегированными?

4. Какие функции выполняет верхний слой менеджера ввода-вывода?

5. Может ли входить диспетчер прерываний в состав менеджера ввода-вывода?

6. Какие режимы управления вводом-выводом вы знаете? Назовите три основных метода организации параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора.

7. Как организуется управляемый прерываниями ввод-вывод?

8. Что такое прямой доступ к памяти?

9. Дайте характеристику организации ввода-вывода с прямым доступом к памяти.

10. Какие методы можно использовать для согласования скоростей работы периферийных устройств?

11. Дайте характеристику циклической буферизации.

12. В чем заключаются функции ОС по разделению устройств и данных между процессами?

13. Что такое драйвер устройства? Какие интерфейсы он должен учитывать?

14. Каким драйвером обслуживается диск: блок-ориентированным или байт-ориентированным?

15. Что такое динамическая загрузка драйверов?

3.3. Выполнить упражнения:

А) Пользовательский процесс формирует строку из 70 символов для вывода на принтер, затрачивая на это 6 мс. Объем буфера равен одной строке. Страница текста содержит 50 строк. Принтер способен печатать 8 страниц в минуту. Будет ли приостановлен пользовательский процесс, Если да, то насколько? Улучшит ли ситуацию двойная буферизация?

Б) Информация от модема поступает в два переключаемых системных буфера, каждый из которых имеет емкость в 1 Кбайт. Перемещение данных из буфера в пользовательский процесс занимает 10 мс. Пользовательский процесс затрачивает 50 мс на обработку одного блока данных. Какова максимально возможная скорость работы модема в этих условиях?