Презентация "Основы операционных систем" по информатике – проект, доклад

Основы операционных систем

Часть III. Управление памятью

Лекция 8. Простейшие схемы управления памятью

Иерархия памяти Вторичная память

Оперативная память

Кэш Регистры

Стоимость одного бита

Время доступа Объем Управляется ОС

Управляется менеджером памяти

Принцип локальности

Большинство реальных программ в течение некоторого отрезка времени работает с небольшим набором адресов памяти – это принцип локальности

Принцип локальности связан с особенностями человеческого мышления

Проблема разрешения адресов

Человеку свойственно символическое мышление. Адреса (имена) переменных описываются идентификаторами, формируя символьное адресное пространство

Оперативная физическая память может быть представлена в виде массива ячеек с линейными адресами. Совокупность всех доступных физических адресов в вычислительной системе – это ее физическое адресное пространство

Как ? Когда ?

Связывание адресов

Другие объектные модули

Загрузчик

Двоичный образ в памяти

Системные библиотеки

Динамические библиотеки

Процессор и БУП

Исходная программа

Компилятор Объектный модуль Редактор связей

Загрузочный модуль

Этап компиляции Этап загрузки Этап выполнения

Логическое адресное пространство

Символьное адресное пространство – совокупность всех допустимых идентификаторов переменных

Логическое адресное пространство – совокупность всех допустимых адресов, с которыми работает процессор Физическое адресное пространство – совокупность всех доступных физических адресов в вычислительной системе

Функции ОС и hardware для управления памятью

Отображение логического адресного пространства процесса на физическое адресное пространство Распределение памяти между конкурирующими процессами Контроль доступа к адресным пространствам процессов Выгрузка процессов (целиком или частично) во внешнюю память Учет свободной и занятой памяти

Однопрограммная вычислительная система

ОС 0

Процесс пользователя

Схема с фиксированными разделами

Раздел 1 Раздел 2 Раздел 3 Задание 1 Задание 2 Задание 3 Задание 4 Очередь заданий Очереди заданий Процесс 1 Процесс 2 Процесс 3

Внутренняя фрагментация

Внутренняя фрагментация – «потеря» части памяти, выделенной процессу, но не используемой им

Способы организации больших программ

Оверлейная структура Программа разбивается на несколько частей. Постоянно в памяти находится только загрузчик оверлеев, небольшое количество общих данных и процедур, а части загружаются по очереди Динамическая загрузка процедур Процедуры загружаются в память только по мере необходимости, после обращения к ним

Оба способа основаны на применении принципа локальности

Схема с динамическими разделами

200 1000 1 2 3 4 5 300 250 10 20 70 8 15 P1 время 10 400 P2 время 5 700 P3 время 20 950 P4 время 8 650 P1 время 5 P3 время 16 P3 время 11 P4 время 4 P5 270

Стратегии размещения нового процесса в памяти Первый подходящий (first-fit). Процесс размещается в первое подходящее по размеру пустое место Наиболее подходящий (best-fit). Процесс размещается в наименьшее подходящее по размеру пустое место Наименее подходящий (worst-fit). Процесс размещается в наибольшее пустое место

P3 время 15

Внешняя фрагментация – невозможность использования памяти, неиспользуемой процессами, из-за ее раздробленности

Возможна и внутренняя фрагментация при почти полном заполнении процессом пустого фрагмента

P4 520 770 P3 Сборка мусора CPU

Сегментный регистр

+ Память Логический адрес Физический адрес MMU – БУП

Линейное непрерывное отображение

Физическое адресное пространство

100 N N+100

Линейное кусочно-непрерывное отображение

Page 0 Page 1 Page 2 Page 3 Page 4 Кадр 0 Кадр 1 Кадр 2 Кадр 3 Кадр 4 Кадр 5 Кадр 6 Кадр 7 Кадр 8

Логический адрес = Npage*size + offset (Npage, offset)

Физический адрес = Nframe*size + offset (Nfrаme, offset)

Страничная организация памяти

Таблица страниц 6 7 Npage -> Nframe

Серый цвет – занятое место

Свойственна внутренняя фрагментация

offset page кадр MMU атрибуты

Логический адрес – двумерный = (Nseg, offset)

Физический адрес линейный = физический адрес начала сегмента + offset

Сегментная организация памяти

Сегмент 1 Сегмент 2 Сегмент 3

Свойственна внешняя фрагментация

Nseg

Таблица сегментов

Максимальный размер сегмента

Offset <= размер ошибка нет да

Сегментно-страничная организация памяти

Offset внутри сегмента

Offset у сегмента <= размер

Page Offset Размер страницы Кадр