Операционные системы Управление памятью

Сентябрь 2, 2022

Главная
Алгебра
Операционные системы Управление памятью

Содержание

2. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Функции ОС по управлению памятью 1. Отслеживание свободной и занятой памяти, выделение
3. Типы адресов
4. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Символьные имена присваивает пользователь при написании программы на алгоритмическом языке или ассемблере.
5. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Виртуальные адреса вырабатывает транслятор, переводящий программу на машинный язык.
6. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Физические адреса соответствуют номерам ячеек оперативной памяти, где в действительности расположены или
7. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Переход от виртуальных адресов к физическим может осуществляться двумя способами. 1. Замену
8. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Методы распределения памяти
9. Методы распределения памяти без использования дискового пространства
10. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Распределение памяти фиксированными разделами
11. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Распределение памяти фиксированными разделами Подсистема управления памятью в этом случае выполняет следующие
12. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Распределение памяти разделами переменной величины
13. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Задачами операционной системы при реализации данного метода управления памятью является: - ведение
14. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Достоинство: Программный код не перемещается во время выполнения, то есть может быть
15. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Перемещаемые разделы
16. Методы распределения памяти с использованием дискового пространства
17. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Для активизации процесса необходимо программу, реализующую процесс, загрузить в оперативную память компьютера.
18. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Оверлеи
19. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Для решения проблемы памяти операционная система поддерживает файл «подкачки оперативной памяти» на
20. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Понятие виртуальной памяти Виртуальная память - это совокупность программно-аппаратных средств, позволяющих пользователям
21. Страничное распределение
22. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Виртуальное адресное пространство каждого процесса делится на части одинакового, фиксированного для данной
23. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Вся оперативная память машины также делится на части такого же размера, называемые
24. В.А.Серков "Операционные системы" 3 При загрузке операционная система создает для каждого процесса информационную структуру - таблицу
25. В.А.Серков "Операционные системы" 3
26. В.А.Серков "Операционные системы" 3 При активизации очередного процесса в специальный регистр процессора загружается адрес таблицы страниц
27. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Механизм преобразования виртуального адреса в физический при страничной организации памяти Виртуальный адрес
28. В.А.Серков "Операционные системы" 3 При каждом обращении к оперативной памяти аппаратными средствами выполняются следующие действия: 1.
29. Сегментное распределение
30. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Виртуальное адресное пространство процесса делится на сегменты, размер которых определяется программистом с
31. В.А.Серков "Операционные системы" 3
32. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Система с сегментной организацией функционирует аналогично системе со страничной организацией: - время
33. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Виртуальный адрес при сегментной организации памяти может быть представлен парой (g, s).
34. Странично-сегментное распределение
35. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Данный метод представляет собой комбинацию страничного и сегментного распределения памяти и, вследствие
36. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Загрузка процесса выполняется операционной системой постранично, при этом часть страниц размещается в
37. Свопинг
38. В.А.Серков "Операционные системы" 3 При свопинге, в отличие от рассмотренных ранее методов реализации виртуальной памяти, процесс
39. В.А.Серков "Операционные системы" 3
40. В.А.Серков "Операционные системы" 3
41. В.А.Серков "Операционные системы" 3
42. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Соотношение параметров памяти
43. Кэш-память
44. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Кэш-память - это способ организации совместного функционирования двух типов запоминающих устройств, отличающихся
45. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Механизм кэш-памяти является прозрачным для пользователя, который не должен сообщать никакой информации
46. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Просматривается содержимое кэш-памяти с целью определения, не находятся ли нужные данные в
47. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Если данные обнаруживаются в кэш-памяти, то они считываются из нее, и результат
48. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Если нужных данных нет, то они вместе со своим адресом копируются из
49. В.А.Серков "Операционные системы" 3 При копировании данных может оказаться, что в кэш-памяти нет свободного места, тогда
50. В.А.Серков "Операционные системы" 3 Кэш-память
52. Скачать презентацию

Слайд 2

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Функции ОС по управлению памятью
1. Отслеживание свободной и

занятой памяти, выделение памяти процессам и освобождение памяти при завершении процессов.
2. Вытеснение процессов из оперативной памяти на диск, когда размеры основной памяти не достаточны для размещения в ней всех процессов.
3. Возвращение процессов в оперативную память, когда в ней освобождается место.
4. Настройка адресов программы на конкретную область физической памяти.

Слайд 3

Типы адресов

Слайд 4

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Символьные имена присваивает пользователь при написании программы на

алгоритмическом языке или ассемблере.

Слайд 5

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Виртуальные адреса вырабатывает транслятор, переводящий программу на машинный

язык.

Слайд 6

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Физические адреса соответствуют номерам ячеек оперативной памяти, где

в действительности расположены или будут расположены переменные и команды.

Слайд 7

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Переход от виртуальных адресов к физическим может осуществляться

двумя способами.

1. Замену виртуальных адресов на физические делает специальная системная программа - перемещающий загрузчик. Перемещающий загрузчик
выполняет загрузку программы, совмещая ее с заменой виртуальных адресов физическими.
2. Программа загружается в память в неизмененном виде в виртуальных адресах, при этом операционная система фиксирует смещение действительного расположения программного кода относительно виртуального адресного пространства. Во время выполнения программы при каждом обращении к оперативной памяти выполняется преобразование виртуального адреса в физический.

Слайд 8

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Методы распределения памяти

Слайд 9

Методы распределения памяти без использования дискового пространства

Слайд 10

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Распределение памяти фиксированными разделами

Слайд 11

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Распределение памяти фиксированными разделами
Подсистема управления памятью в

этом случае выполняет следующие задачи:
- сравнивая размер программы, поступившей на выполнение, и свободных разделов, выбирает подходящий раздел;
- осуществляет загрузку программы и настройку адресов.

Слайд 12

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Распределение памяти разделами переменной величины

Слайд 13

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Задачами операционной системы при реализации данного метода управления

памятью является:

- ведение таблиц свободных и занятых областей, в которых указываются начальные адреса и размеры участков памяти;
- при поступлении новой задачи - анализ запроса, просмотр таблицы свободных областей и выбор раздела, размер которого достаточен для размещения поступившей задачи;
- загрузка задачи в выделенный ей раздел и корректировка таблиц свободных и занятых областей;
- после завершения задачи корректировка таблиц свободных и занятых областей.

Слайд 14

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Достоинство: Программный код не перемещается во время выполнения,

то есть может быть проведена единовременная настройка адресов посредством использования перемещающего загрузчика.
Недостаток: Фрагментация памяти - это наличие большого числа несмежных участков свободной памяти очень маленького размера (фрагментов). Настолько маленького, что ни одна из вновь поступающих программ не может поместиться ни в одном из участков, хотя суммарный объем фрагментов может составить значительную величину, намного превышающую требуемый объем памяти.

Слайд 15

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Перемещаемые разделы

Слайд 16

Методы распределения памяти с использованием дискового пространства

Слайд 17

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Для активизации процесса необходимо программу, реализующую процесс, загрузить

в оперативную память компьютера. Поскольку объем памяти ограничен, то может наступить момент, когда для очередного процесса просто не найдется места в оперативной памяти.

Слайд 18

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Оверлеи

Слайд 19

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Для решения проблемы памяти операционная система поддерживает файл

«подкачки оперативной памяти» на жестком магнитном диске, который вместе с физической памятью образует виртуальную память.

Слайд 20

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Понятие виртуальной памяти
Виртуальная память - это совокупность

программно-аппаратных средств, позволяющих пользователям писать программы, размер которых превосходит имеющуюся оперативную память.
Виртуальная память решает следующие задачи:
- размещает данные в запоминающих устройствах разного типа, например, часть программы в оперативной памяти, а часть на диске;
- перемещает по мере необходимости данные между запоминающими устройствами разного типа, например, подгружает нужную часть программы с диска в оперативную память;
- преобразует виртуальные адреса в физические.

Слайд 21

Страничное распределение

Слайд 22

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Виртуальное адресное пространство каждого процесса делится на части

одинакового, фиксированного для данной системы размера, называемые виртуальными страницами. В общем случае размер виртуального адресного пространства не является кратным размеру страницы, поэтому последняя страница каждого процесса дополняется фиктивной областью.

Слайд 23

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Вся оперативная память машины также делится на части

такого же размера, называемые физическими страницами (или блоками).
Размер страницы обычно выбирается равным степени двойки: 512, 1024 и т.д., это позволяет упростить механизм преобразования адресов.

Слайд 24

В.А.Серков "Операционные системы" 3
При загрузке операционная система создает для каждого процесса

информационную структуру - таблицу страниц, в которой устанавливается соответствие между номерами виртуальных и физических страниц для страниц, загруженных в оперативную память, или делается отметка о том, что виртуальная страница выгружена на диск.
Кроме того, в таблице страниц содержится управляющая информация:
- признак модификации страницы;
- признак невыгружаемости (выгрузка некоторых страниц может быть запрещена);
- признак обращения к странице (используется для подсчета числа обращений за определенный период времени);
- другие данные, формируемые и используемые механизмом виртуальной памяти.

Слайд 25

В.А.Серков "Операционные системы" 3

Слайд 26

В.А.Серков "Операционные системы" 3
При активизации очередного процесса в специальный регистр процессора

загружается адрес таблицы страниц данного процесса.
При каждом обращении к памяти происходит чтение из таблицы страниц информации о виртуальной странице, к которой произошло обращение.
Если данная виртуальная страница находится в оперативной памяти, то выполняется преобразование виртуального адреса в физический.
Если же нужная виртуальная страница в данный момент выгружена на диск, то происходит так называемое страничное прерывание:
- выполняющийся процесс переводится в состояние ожидания;
- активизируется другой процесс из очереди готовых.

Слайд 27

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Механизм преобразования виртуального адреса в физический при страничной

организации памяти

Виртуальный адрес при страничном распределении может быть представлен в виде пары (p, s).
p - номер виртуальной страницы процесса (нумерация страниц начинается с 0);
s - смещение в пределах виртуальной страницы.
Учитывая, что размер страницы равен 2k , смещение s может быть получено простым отделением k младших разрядов в двоичной записи виртуального адреса. Оставшиеся старшие разряды представляют собой двоичную запись номера страницы p.

Слайд 28

В.А.Серков "Операционные системы" 3
При каждом обращении к оперативной памяти аппаратными средствами

выполняются следующие действия:
1. На основании:
- начального адреса таблицы страниц (содержимое регистра адреса таблицы страниц);
- номера виртуальной страницы (старшие разряды виртуального адреса);
- длины записи в таблице страниц (системная константа) определяется адрес нужной записи в таблице.
2. Из этой записи извлекается номер физической страницы.
3. К номеру физической страницы присоединяется смещение (младшие разряды виртуального адреса).

Слайд 29

Сегментное распределение

Слайд 30

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Виртуальное адресное пространство процесса делится на сегменты, размер

которых определяется программистом с учетом смыслового значения содержащейся в них информации.
Отдельный сегмент может представлять собой подпрограмму, массив данных и т.п.
Иногда сегментация программы выполняется по умолчанию компилятором.

Слайд 31

В.А.Серков "Операционные системы" 3

Слайд 32

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Система с сегментной организацией функционирует аналогично системе со

страничной организацией:
- время от времени происходят прерывания, связанные с отсутствием нужных сегментов в памяти;
- при необходимости освобождения памяти некоторые сегменты выгружаются;
- при каждом обращении к оперативной памяти выполняется преобразование виртуального адреса в физический.
- при обращении к памяти проверяется, разрешен ли доступ требуемого типа к данному сегменту.

Слайд 33

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Виртуальный адрес при сегментной организации памяти может быть

представлен парой (g, s).
g - номер сегмента;
s - смещение в сегменте.
Физический адрес получается путем сложения начального физического адреса сегмента, найденного в таблице сегментов по номеру g, и смещения s.
Недостатком данного метода распределения памяти является фрагментация на уровне сегментов и более медленное по сравнению со страничной организацией преобразование адреса.

Слайд 34

Странично-сегментное распределение

Слайд 35

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Данный метод представляет собой комбинацию страничного и сегментного

распределения памяти и, вследствие этого, сочетает в себе достоинства обоих подходов.
Виртуальное пространство процесса делится на сегменты, а каждый сегмент в свою очередь делится на виртуальные страницы, которые нумеруются в пределах сегмента.
Оперативная память делится на физические страницы.

Слайд 36

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Загрузка процесса выполняется операционной системой постранично, при этом

часть страниц размещается в оперативной памяти, а часть на диске.
Для каждого сегмента создается своя таблица страниц, структура которой полностью совпадает со структурой таблицы страниц, используемой при страничном распределении.
Для каждого процесса создается таблица сегментов, в которой указываются адреса таблиц страниц для всех сегментов данного процесса.
Адрес таблицы сегментов загружается в специальный регистр процессора, когда активизируется соответствующий процесс.

Слайд 37

Свопинг

Слайд 38

В.А.Серков "Операционные системы" 3
При свопинге, в отличие от рассмотренных ранее методов

реализации виртуальной памяти, процесс перемещается между памятью и диском целиком, то есть в течение некоторого времени процесс может полностью отсутствовать в оперативной памяти.

Слайд 39

В.А.Серков "Операционные системы" 3

Слайд 40

В.А.Серков "Операционные системы" 3

Слайд 41

В.А.Серков "Операционные системы" 3

Слайд 42

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Соотношение параметров памяти

Слайд 43

Кэш-память

Слайд 44

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Кэш-память - это способ организации совместного функционирования двух

типов запоминающих устройств, отличающихся временем доступа и стоимостью хранения данных, который позволяет уменьшить среднее время доступа к данным за счет динамического копирования в "быстрое" ЗУ наиболее часто используемой информации из "медленного" ЗУ.

Слайд 45

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Механизм кэш-памяти является прозрачным для пользователя, который не

должен сообщать никакой информации об интенсивности использования данных и не должен никак участвовать в перемещении данных из ЗУ одного типа в ЗУ другого типа, все это делается автоматически системными средствами.

Слайд 46

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Просматривается содержимое кэш-памяти с целью определения, не находятся

ли нужные данные в кэш-памяти; кэш-память не является адресуемой, поэтому поиск нужных данных осуществляется по содержимому - значению поля "адрес в оперативной памяти", взятому из запроса.

Слайд 47

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Если данные обнаруживаются в кэш-памяти, то они считываются

из нее, и результат передается в процессор.

Слайд 48

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Если нужных данных нет, то они вместе со

своим адресом копируются из оперативной памяти в кэш-память, и результат выполнения запроса передается в процессор.

Слайд 49

В.А.Серков "Операционные системы" 3
При копировании данных может оказаться, что в кэш-памяти

нет свободного места, тогда выбираются данные, к которым в последний период было меньше всего обращений, для вытеснения из кэш-памяти.
Если вытесняемые данные были модифицированы за время нахождения в кэш-памяти, то они переписываются в оперативную память.
Если же эти данные не были модифицированы, то их место в кэш-памяти объявляется свободным.

Слайд 50

Операционные системы Управление памятью

Содержание

В.А.Серков "Операционные системы" 3Функции ОС по управлению памятью 1. Отслеживание свободной и

Типы адресов

В.А.Серков "Операционные системы" 3Символьные имена присваивает пользователь при написании программы на

В.А.Серков "Операционные системы" 3Виртуальные адреса вырабатывает транслятор, переводящий программу на машинный

В.А.Серков "Операционные системы" 3Физические адреса соответствуют номерам ячеек оперативной памяти, где

В.А.Серков "Операционные системы" 3Переход от виртуальных адресов к физическим может осуществляться

В.А.Серков "Операционные системы" 3Методы распределения памяти

Методы распределения памяти без использования дискового пространства

В.А.Серков "Операционные системы" 3Распределение памяти фиксированными разделами

В.А.Серков "Операционные системы" 3Распределение памяти фиксированными разделами Подсистема управления памятью в

В.А.Серков "Операционные системы" 3Распределение памяти разделами переменной величины

В.А.Серков "Операционные системы" 3Задачами операционной системы при реализации данного метода управления

В.А.Серков "Операционные системы" 3 Достоинство: Программный код не перемещается во время выполнения,

В.А.Серков "Операционные системы" 3Перемещаемые разделы

Методы распределения памяти с использованием дискового пространства

В.А.Серков "Операционные системы" 3 Для активизации процесса необходимо программу, реализующую процесс, загрузить

В.А.Серков "Операционные системы" 3Оверлеи

В.А.Серков "Операционные системы" 3 Для решения проблемы памяти операционная система поддерживает файл

В.А.Серков "Операционные системы" 3Понятие виртуальной памяти Виртуальная память - это совокупность

Страничное распределение

В.А.Серков "Операционные системы" 3 Виртуальное адресное пространство каждого процесса делится на части

В.А.Серков "Операционные системы" 3 Вся оперативная память машины также делится на части

В.А.Серков "Операционные системы" 3 При загрузке операционная система создает для каждого процесса

В.А.Серков "Операционные системы" 3

В.А.Серков "Операционные системы" 3 При активизации очередного процесса в специальный регистр процессора

В.А.Серков "Операционные системы" 3Механизм преобразования виртуального адреса в физический при страничной

В.А.Серков "Операционные системы" 3 При каждом обращении к оперативной памяти аппаратными средствами

Сегментное распределение

В.А.Серков "Операционные системы" 3 Виртуальное адресное пространство процесса делится на сегменты, размер

В.А.Серков "Операционные системы" 3

В.А.Серков "Операционные системы" 3 Система с сегментной организацией функционирует аналогично системе со

В.А.Серков "Операционные системы" 3 Виртуальный адрес при сегментной организации памяти может быть

Странично-сегментное распределение

В.А.Серков "Операционные системы" 3 Данный метод представляет собой комбинацию страничного и сегментного

В.А.Серков "Операционные системы" 3 Загрузка процесса выполняется операционной системой постранично, при этом

Свопинг

В.А.Серков "Операционные системы" 3 При свопинге, в отличие от рассмотренных ранее методов

В.А.Серков "Операционные системы" 3

В.А.Серков "Операционные системы" 3

В.А.Серков "Операционные системы" 3

В.А.Серков "Операционные системы" 3Соотношение параметров памяти

Кэш-память

В.А.Серков "Операционные системы" 3 Кэш-память - это способ организации совместного функционирования двух

В.А.Серков "Операционные системы" 3 Механизм кэш-памяти является прозрачным для пользователя, который не

В.А.Серков "Операционные системы" 3 Просматривается содержимое кэш-памяти с целью определения, не находятся

В.А.Серков "Операционные системы" 3 Если данные обнаруживаются в кэш-памяти, то они считываются

В.А.Серков "Операционные системы" 3 Если нужных данных нет, то они вместе со

В.А.Серков "Операционные системы" 3 При копировании данных может оказаться, что в кэш-памяти

В.А.Серков "Операционные системы" 3Кэш-память

Похожие презентации

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Функции ОС по управлению памятью
1. Отслеживание свободной и

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Символьные имена присваивает пользователь при написании программы на

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Виртуальные адреса вырабатывает транслятор, переводящий программу на машинный

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Физические адреса соответствуют номерам ячеек оперативной памяти, где

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Переход от виртуальных адресов к физическим может осуществляться

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Методы распределения памяти

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Распределение памяти фиксированными разделами

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Распределение памяти фиксированными разделами
Подсистема управления памятью в

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Распределение памяти разделами переменной величины

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Задачами операционной системы при реализации данного метода управления

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Достоинство: Программный код не перемещается во время выполнения,

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Перемещаемые разделы

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Для активизации процесса необходимо программу, реализующую процесс, загрузить

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Оверлеи

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Для решения проблемы памяти операционная система поддерживает файл

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Понятие виртуальной памяти
Виртуальная память - это совокупность

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Виртуальное адресное пространство каждого процесса делится на части

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Вся оперативная память машины также делится на части

В.А.Серков "Операционные системы" 3
При загрузке операционная система создает для каждого процесса

В.А.Серков "Операционные системы" 3
При активизации очередного процесса в специальный регистр процессора

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Механизм преобразования виртуального адреса в физический при страничной

В.А.Серков "Операционные системы" 3
При каждом обращении к оперативной памяти аппаратными средствами

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Виртуальное адресное пространство процесса делится на сегменты, размер

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Система с сегментной организацией функционирует аналогично системе со

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Виртуальный адрес при сегментной организации памяти может быть

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Данный метод представляет собой комбинацию страничного и сегментного

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Загрузка процесса выполняется операционной системой постранично, при этом

В.А.Серков "Операционные системы" 3
При свопинге, в отличие от рассмотренных ранее методов

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Соотношение параметров памяти

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Кэш-память - это способ организации совместного функционирования двух

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Механизм кэш-памяти является прозрачным для пользователя, который не

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Просматривается содержимое кэш-памяти с целью определения, не находятся

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Если данные обнаруживаются в кэш-памяти, то они считываются

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Если нужных данных нет, то они вместе со

В.А.Серков "Операционные системы" 3
При копировании данных может оказаться, что в кэш-памяти

В.А.Серков "Операционные системы" 3
Кэш-память