Цель работы

Необходимо провести моделирование стратегий подкачки страниц виртуальной памяти. В лабораторной работе будут рассматриваться две стратегии подкачки страниц:

1. Опережающая подкачка - базируется на предсказании поведения программ. Эффективен для программ с небольшим количеством переходов.

2. Подкачка по требованию - подкачивается та страница, к которой

происходит в данный момент обращение.

В результате работы необходимо получить график зависимости количества попаданий от размера виртуальной памяти.

Теоретические сведения

Кроме вышеприведенных методов подкачки страниц существуют и другие. Ниже будут рассмотрены все методы подкачки страниц более подробно.

Опережающая подкачка

При опережающей подкачке операционная система пытается заблаговременно предсказать, какие страницы потребуются процессу, а затем, когда в основной памяти появляется свободное место, загружает в нее эти страницы. Пока система работает со своими текущими страницами, система запрашивает новые страницы, которые будут уже готовы к использованию, когда процесс к ним обратится. Если решения о выборе страниц для подкачки принимаются правильно, то удается значительно сократить общее время выполнения данного процесса.

Преимущества:Если в большинстве случаев удается принимать правильное решение о выборе страниц для подкачки, то время выполнения процесса значительно уменьшается.

Недостатки:Этот метод эффективен для программ с небольшим количеством переходов.

Подкачка по требованию

Считается, что наиболее рационально загружать в основную помять страницы, необходимые для работы процесса, по его запросу. Не следует переписывать из внешней памяти в основную ни одной страницы до тех пор, пока к ней явно не обратится выполняющийся процесс.

Преимущества:Так как путь. который выберет программа при своем выполнении, точно предсказать невозможно, то любая попытка заранее загрузить страницы в память в предвидении того, что они потребуются в работе, может оказаться неудачной - будут загружены не те страницы. А подкачка страниц по запросу гарантирует, что в основную память будут переписываться только те страницы, которые фактически необходимы для работы процессов.

Недостатки:Процесс должен накапливать в памяти требуемые ему страницы по одной. При появлении ссылки на каждую новую страницу процессу приходится ждать, когда эта страница будет передана в основную память

Предварительное размещение

Все страницы, требующиеся данному процессу предварительно размещаются в памяти.

Преимущества:Свободную память можно использовать без уплотнения, можно использовать абсолютную загрузку.

Недостатки: снижается коэффициент мультипрограммирова-ния. количество одновременных процессов, стратегия не подходит для больших по объему задач.

В лабораторной работе данный метод подкачки не моделируется, т.к. подкачка страниц не производится (все страницы уже размещены в памяти)

Описание алгоритма моделирования

Рис.3. Алгоритм моделирования.

Различие двух алгоритмов моделирования состоит в том, что при моделировании опережающей подкачки после обращения к странице N, если ее не оказалось в ОП, то в OП подкачиваются две страницы - N и N+1. Причем на следующем шаге с вероятностью 5% генерируется обращение к странице N+1.

ОБЪЕКТЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектами исследования являются стратегии подкачки страниц виртуальной памяти: опережающая подкачка и подкачка по требованию.

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

Программа содержит 4 формы, 5 Unit'ов. Unit №3 содержит процедуры, моделирующие обращение к ВП.

Разрешенные границы параметров:

• Пределы изменения размера страниц : 1-100

• Шаг изменения: 1-10

• Количество обращений: 100-100000

ПОРЯДОК РАБОТЫ

Программа разработана под операционную систему Windows 95, которая предоставляет пользователю возможность работать с визуаль-ными компонентами и упростить общение с программой.

При запуске файла VM.exe появляется основная (вызывающая) форма.

Рис.4. Определение метода подкачки.

Для моделирования 1 из методов необходимо включить радио кнопкой один из двух моделируемых методов подкачки страниц виртуальной памяти. После нажатии кнопки ОК будет запущена вторая форма, в которой пользователь может задать параметры моделируемого метода подкачки. Параметры, заданные по умолчанию, можно изменить с помощью клавиатуры.

Рис.5. Определение размера страниц и количества сообщений.

После нажатия кнопки ОК программа моделирует выбранный пользователем метод подкачки. Так как машине приходится обрабатывать большое количество данных, то требуется некоторое время, прежде чем на экране появится требуемый результат. В программе предусмотрен индикатор прогресса, чтобы информировать пользователя о ходе вычислений. По окончании моделирования программа выводит график зависимости количества попадании от размера страниц, приведенный выше.

Выбор обобщенной структуры моделирования

Процесс моделирования состоит в обработке данных, которые представляют собой атрибуты страниц виртуальной памяти.

Данные представлены в виде двумерного массива, в котором хранятся номера страниц, находящихся в основной памяти и количество обращений к этим страницам. В результате моделирования пользователю будет представлен график зависимости количества попаданий от размера страниц виртуальной памяти. Пользователю сам задает атрибуты моделируемых методов подкачки, а именно:

• пределы изменения размера страниц виртуальной памяти

• шаг изменения размера

• количество обращений для каждого размера страниц

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основным заданием работы является построение графика зависимости количества попаданий от размера страницы. Ниже будут приведены результаты моделирования рассматриваемых методов подкачки с использованием следующих параметров:

• Пределы изменения размера страниц - от 1 до 40

• Шаг изменения размера - 1

• Количество обращений для каждого размера страницы - 15000

Подкачка по требованию

Рис.6. График зависимости.

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Таблица 1.