Введение

Целью лабораторной работы является исследование эффективности различных алгоритмов замещения страниц на программной модели ЭВМ со страничной организацией оперативной памяти.

Общие сведения

Основная (оперативная) память (ОП), из которой процессор выбирает для исполнения данные и команды, является дефицитным ресурсом наравне с центральным процессором (ЦП). В большинстве систем объем памяти, необходимой пользователю, превосходит имеющийся физический объем. Операционная система и вычислительная система в целом, следовательно, должны обладать возможностями логического расширения ресурса памяти и отображения логической памяти на физическую. Существуют различные способы такого отображения, т.е. построения так называемой виртуальной памяти. Эти способы определяют стратегию распределения памяти между несколькими процессами, одновременно использующими ОП.

Описание модели лабораторной работы

В лабораторной работе реализована имитационная модель системы управления ВИРТУАЛЬНОЙ ПАМЯТЬЮ (ВП) в многозадачной ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ (ОС) разделения времени. В модели отражены следующие принципы организации такой ОС:

- в ОС выполняется фиксированное количество независимых задач в системе разделения времени;

- моделируется процесс выполнения задачи с учетом использования ресурсов времени ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРОЦЕССОРА (ЦП) и виртуальной памяти. Ввод-вывод задачи (дисковые файлы, терминал) в модели не отражены;

- разделение ЦП между задачами осуществляется по алгоритму КРУГОВОК ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ путем моделирования выделения фиксированного интервала (КВАНТ ДИСПЕТЧЕРА) поочередно каждой ГОТОВОЙ задаче;

- каждая задача работает в собственном независимом виртуальном адресном пространстве, занимая фиксированное число СТРАНИЦ виртуальной памяти задачи. Физическая или ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ (ОП) представляет собой заданное количество физических страниц, в которые загружаются страницы виртуальной памяти задач.

Цели моделирования

Настройка состоит в выборе параметров ОС (КВАНТ РН, КВАНТ ПАМЯТИ, КВАНТ ДИСПЕТЧЕРА, ВРЕМЯ НЕИСПОЛЬЗОВАНИЯ СТРАНИЦЫ, АЛГОРИТМ ЗАМЕЩЕНИЯ) для заданных характеристик набора задач (КОЛИЧЕСТВО ЗАДАЧ, КОЭФФИЦИЕНТ НЕРАВНОМЕРНОСТИ, ВРЕМЯ ИЗМЕНЕНИЯ РН, ЧИСЛО СТРАНИЦ ВИРТУАЛЬНОЙ ПАМЯТИ ЗАДАЧИ) и заданных параметров ВС (ЧИСЛО СТРАНИЦ ФИЗИЧЕСКОЙ ПАМЯТИ, КВАНТ ДИСКА) с целью получения максимальной производительности системы (производительность ЦП учитывается косвенно в значениях временных параметров модели).

Развитие системы состоит в ее настройке, определении максимально загруженного элемента ВС и увеличении его производительности, то есть в получении более сбалансированной системы.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ представляет собой выбор параметров ВС при заданных характеристиках задач и требованиях к производительности ВС (скорость выполнения задачи). Дополнительным требованием здесь может быть обеспечение сбалансированности загрузки отдельных компонент ВС. Рассматривается ряд конфигураций ВС, для которых производится настройка. Выбор той или иной конфигурации производится на основании соотношения ее стоимости и производительности. Отдельной задачей является определение оптимальной нагрузки системы (количества задач), при этом критерием выбора является скорость их выполнения и сбалансированность ВС.