Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ответы_к_экзамену_АК_2009_10(теория).doc
Скачиваний:
25
Добавлен:
17.09.2019
Размер:
3.38 Mб
Скачать
  1. Виртуализация памяти компьютеров: предпосылки внедрения, принцип реализации, виды виртуальной памяти.

Предпосылки:

- размещение всех программы в ОП невозможно из-за большого размера программы, необходимости размещать несколько программ.

- в отдельные моменты времени используются сравнительно небольшие участки памяти.

Решение: используемые части программ хранятся в ОП, остальные – на внешних ЗУ. Сложность: различия механизм обращения к ОП и внешним ЗУ усложняют задачу. Выход – виртуализация памяти.

Виртуализация памяти – способ аппаратно-программной реализации концепции иерархической организации памяти.

ОП – линейное пространство N адресов – физическое пространство памяти. Для задач, требующих больше N ячеек, предоставляется значительно большее адресное пространство – виртуальное пространство. Каждому виртуальному адресу соответствует физический. В процессе вычислений:

- виртуальное пространство отображается на физическое;

- виртуальные адреса преобразуются в физические.

Виды систем виртуальной памяти:

- с фиксированным размером блока (страничная организация);

- с переменным размером блоков (сегментная адресация).

На практике: совмещают виды – сегментно-страничная адресация.

  1. Концепция страничной организации памяти. Взаимодействие виртуальной памяти с кэш-памятью.

Концепция:

- программа и виртуальное адресное пространство разбиваются на части (блоки) равной длины – страницы, которые не перекрывают друг друга;

- физическое пространство разбивается на блоки размером в страницу(страничный кадр, фрейм). Размер страницы – 4-8-Кб – кратен размеру сектора магнитного диска.

- страницам виртуальной памяти и фреймам ОП присваиваются номера.

Виртуальное пространство описывается страничной таблицей (СТ) и картой диска.

СТ определяет, какие виртуальные страницы находятся в ОП и в каких физических фреймах. Количество записей равно количеству виртуальных страниц.

Карта диска определяет, в каких секторах хранятся виртуальные страницы на диске.

СТ хранит соответствие между номера виртуальной страницы номеру физической страницы. Каждая строка содержит четыре признака: V – valid, R – признак использования (для алгоритм замещения), M – modified, A – access.

Взаимодействие виртуальной памяти и КЭШа:

Преобразование виртуального адреса в физический производится обращением к СТ, которая может располагаться:

- в кэше TLB (Translation Lookup Table);

= при попадании – формируется физический адрес;

= при промахе – обращение к СТ;

- на диске.

TLB – хранение части СТ в дополнительной кэш-памяти.

  1. Варианты реализации страничной таблицы. TLB.

СТ может быть реализована:

- в специальных выделенных регистрах – высокое быстродействие; неприменимо при большом объеме СТ;

- в выделенной области ОП – увеличивается время доступа.

Сокращение времени доступа может быть достигнуто с помощью использования дополнительной кэш-памяти TLB (Translation Lookup Table), структура которой совпадает со структурой СТ. В TLB хранятся информация только о тех парах физический адрес - виртуальный адрес, которые недавно использовались. Чаще всего используется алгоритм замещения LRU.

TLB обычно реализуется в виде кэш-памяти:

- полностью ассоциативная (реже – множественно-ассоциативная);

- высокая степень ассоциативности;

- время доступа сопоставимо с L1-кэш.