9. Организация виртуальной памяти в операционных с-мах.

Виртуальная память - устр-во, позволяющее прогистам рассматривать ОЗУ как логический объект, не интересуясь его физическим объемом. Принципы работы с виртуальной памятью были разработаны, чтобы задания нескольких пользователей, выполняясь параллельно, могли одновременно присутствовать в ОЗУ. Виртуальная память решает две задачи: защищает программы друг от друга, а ядро ОС - от прог; управляет перемещением прог в памяти.

Одно из простых решений - снабжение ЦП двумя специ регистрами: базовым и предельным (граничным). При начале работы программы в базовый регистр помещается адрес ее начала, а в предельный - размер программы вместе с Ди. При выборке команды из памяти аппаратура проверяет счетчик команд (PC), и если он меньше, чем предельный регистр, то добавляет к нему значение базового регистра и сумму передает в адресную шину.

Базовый регистр позволяет проге ссылаться на любую часть памяти, следующую за хранящейся в ней адресом. Предельный регистр запрещает проге обращение к памяти за границы программы. By этой схемы решаются обе задачи защиты и перемещения программ. В результате проверки и преобразования адрес, сформированный прогой и называемый виртуальным, переводится в адрес, используемый памятью и называемый физическим. Устр-во, которое выполняет проверку и преобразование, называется диспетчером памяти - MMU (Memory Management Unit). Оно расположено в ЦП.

Более сложный диспетчер памяти содержит две пары базовых и предельных регистров. Одна пара - для текста проги, другая - для Д-х. Появляется возможность делить одну и ту же прогу между несколькими польз-лями и при этом хранить в памяти только одну копию программы.

Из-за различий в количестве памяти, требующейся для разных прог, их трудно компактно разместить в ОЗУ. Поэтому разработаны системы со страничной организацией памяти, когда программа разбивается на блоки фиксированного размера - страницы (1 страница = 4 Кб). В этом случае обращение программы к ячейке памяти происходит по виртуальной памяти, адрес которой состоит из номера страницы и смещения относительно ее начала. Страницы одной и той же программы могут быть разбросаны по всему ОЗУ. С-ма разбивки на страницы обеспечивает динамическое соответствие между виртуальным адресом, использующимся прогой, и реальным (физическим) адресом ОЗУ. Если программа обращается к странице, отсутствующей в ОЗУ, то диспетчер памяти обнаруживает это и загружает недостающую страницу.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------

10. Управление вводом-выводом в операционных с-мах.

ОС взаимодействует с УВВ как с ресурсами. УВВ тоже тесно взаимодействуют с ОС. УВВ обычно состоят из контроллера и самого устр-ва.

Контроллер - набор микросхем на вставляемой в разъем плате, физически управляющее устр-во. Он принимает команды ОС и выполняет их. Фактическое управление устр-вом очень сложно и требует высокого уровня детализации. Поэтому в ф контроллера входит представление простого интерфейса для ОС.

Само устр-во. Т.к. настоящий интерфейс устройства скрыт by контроллера, ОС видит только интерфейс контроллера, к-ый может сильно отличаться от интерфейса самого устр-ва.

Прога, к-ая общается с контроллером, - драйвер устр-ва. Для использования драйвера его нужно установить в ОС так, чтобы он мог работать в режиме ядра. Есть три способа установки драйвера в ядро: заново скомпоновать ядро вместе с новым драйвером и затем перезагрузить ОС (так работает множество ОС Unix); создать запись во входящем в ОС файле, говорящую о том, что требуется драйвер и затем перезагрузить ОС; во время начальной загрузки ОС сама находит нужные драйверы и загружает их (так работает Windows); ОС может принимать новые драйверы, не прерывая работы, и оперативно устанавливать их, не нуждаясь в перезагрузке.

Для связи с каждым контроллером сущ-ет небольшое количество регистров. На некоторых компьютерах отображаются в адресное пространство ОС, поэтому их можно читать или записывать как обычные слова в памяти, т.е. на таких машинах не нужны спец команды I/O. На других компьютерах регистры устройств располагаются в специальных портах I/O, и каждый регистр имеет свой адрес порта. На этих машинах в режиме ядра доступны команды IN и OUT. Они позволяют драйверам считывать и записывать регистры. Первая схема устраняет необходимость специальных команд I/O, но использует некоторое количество адресного пространства. Вторая схема не затрагивает адресного пространства, но требует наличия специальных команд. Обе схемы широко используются.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------