Организация структуры основной памяти в процессорах ix86.

XMA – Extended memory area

XMS – Extended memory standard (himem.sys)

HMA – High memory area (высокая память)

UMA – Upper memory area ( верхняя память)

CMA – Convert memory area ( стандартная память)

EMS–Expandedmemorystandard

Himem.sysиemm386.exe– драйверы управления расширенной памятью, переводят компьютер в защищенный режим.

Организация виртуальной памяти.

Виртуальная память – система основной и дисковой памяти представляемая для расширения адресного пространства, доступа программам пользователей.

При использование Виртуальной памяти

1. ФАП (физическое адресное пространство) – это совокупность адресов соответствующим реально адресуемым физическим ячейкам памяти.

2. ЛАП (ВАП) (логическое адресное пространство или виртуальное логическое пространство) – это совокупность адресов которое можно использовать для доступа к данным.

Очевидно, что Свап >>> Сфап

Для обеспечения доступа к ВАП из программ необходимо установить строгое соответствие между данными размещаемые в ОФМ и данным размещенными на диске.

Любое случае требуется таблицы соответствия.

Для сокращения таблицы соответствия информации в основной памяти и на диске, память (разбивается на одинаковые по размерам) блоки для которых и устанавливается соответствие.

Разбиение происходит по двум принципам

1. Страничное

2. Сегментное

При первом, вся память (основная и дисковая) разбивается на одинаковые по размерам страницы (блоки), разбиение происходит независимо от размещения данных.(Говорят, что разбиение ориентируется на физическую память.)

При втором, разбиение оперативной памяти и дисков происходит на логические сегменты, как правило соответствует логически завершенным объектам задач (программа, массив данных и т.д.) следовательно длина сегмента может быть произвольной.(Говорят, что разбиение с логической ориентацией.)

Первое проще, более простая организация и более простое размещение страниц в виртуальной памяти.

Для второго достоинством является возможность защиты и организации коллективного доступа к данным.

Страничную организацию памяти можно пояснить с помощью следующей схемы.

Стратегия замещения страниц

1. FIFO - первый вошел, первый вышел

2. LRU– страница на которой давняя ссылка.

3. WS(workset) рабочее множество: для конкретных интервалов времени создается совокупность страниц, которые не замещаются (т.к. используются), остальные можно удалить из памяти.

Основная проблема выбор оптимального количества страниц. Наиболее часто используется размер от 4кб. до 64кб. .На современных машинах (с большими HDD) используются большие страницы.

Схема выше соответствует принципу прямого соответствия адресов: для любого логического адреса есть физический.

Для сокращения таблицы страниц (времени доступа) используется принцип ассоциативного отображения страниц. В этом случае используется кэш памяти типа кэш, для хранения адресов наиболее часто используемых страниц и обращение происходит следующим образом:

BA p_i d

p₁ p₁^I

p₂ p₂^I

Pi^I

+ ФА

p_k p_k^I

s

Атрибут

m/d L R W E АВП

1 n^I 1 1 1 n^II

Одной из проблем виртуальной памяти является фрагментация виртуальной памяти.

Фрагментацию обычно различают внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя возникает от недоиспользованного полного размера страницы сегмента.(Это приводит к образованию участков памяти доступ к которым затруднен.)

Внешняя возникает только для сегментной (виртуальной памяти) из-за того что удаляемый и размещаемый на его место сегменты имеют разные размеры.

Для преодоления проблем фрагментации, операционная система запускает процедуру (называемой сборка мусора), которая объединяет участки памяти (пустые) в несколько сплошные блоки.

Для сегментной организации нужно чаще запускать дефрагментатор в отличии от страничной организации.

Для решения проблем внешней фрагментации и сокращения длины таблицы страниц применено смешанное сегментно-страничная организация.

S P d

номер номер мещение

сегмента страницы в стр.

+ ФА1

БА Сегм. 1

+

БА Сегм. i

т. стр. 1

+

+ ФА2

+

табл. сегм.

т. стр. i

Таблицу сегментов – не стоит рассматривать как сплошное адресное пространство.

Для различных задач могут быть разные таблицы сегментов и разные связи с таблицами страниц.

Сегмент не целый, а разбивается на страницы, именно части страниц будут теряться при фрагментации.

На логическом уровне – сегментная организация.

На физическом – страничная.

Общее понятие виртуализации в ЭВМ.

Под виртуализацией понимается, использование тех или иных устройств или программных средств ЭВМ с точки зрения их логического назначения, то без учета их технической или физической организации.

Примеры :

1. Наличие виртуальных машин на одной инструментальной машине.

2. Использование виртуальных устройств ввода – вывода (мышка и т.д.)