Управление оперативной памятью

Одиночное непрерывное распределение
Распределение разделами
Распределение перемещаемыми разделами
Страничное распределение
Сегментное распределение
Сегментно-страничное распределение

Управление оперативной памятью

Основные

Одиночное непрерывное распределение

Основные концепции

Реально
используется

Выделено, но
не используется

Доступно
(выделено)

ОС

Одиночное непрерывное распределение

Регистр границ + режим ОС / режим пользователя
Если ЦП

Распределение неперемещаемыми разделами

Основные концепции

Раздел1

Раздел2

РазделN

N входных очередей
(Вариант А)

Одна очередь
(Вариант B)

Распределение неперемещаемыми разделами

Два регистра границ
Ключи защиты (PSW)

Необходимые аппаратные средства

Распределение неперемещаемыми разделами

Модель статического определения разделов
А. Сортировка входной очереди процессов по отдельным

Распределение неперемещаемыми разделами

Модель статического определения разделов
Б. Одна входная очередь процессов
Освобождение раздела ⇒

Распределение неперемещаемыми разделами

Фрагментация
Ограничение размерами физической памяти
Весь процесс размещается в памяти —

Распределение перемещаемыми разделами

Основные концепции

Виртуальная память

Процесс4
(например, V = V2+ ½ V5 )

Распределение перемещаемыми разделами

Регистры границ + регистр базы
Ключи + регистр базы

Алгоритмы:

Необходимые аппаратные

Распределение перемещаемыми разделами

Ограничение размером физической памяти
Затраты на перекомпоновку

Ликвидация фрагментации

Достоинства

Недостатки

Страничное распределение

Основные концепции

Виртуальное
адресное пространство

виртуальная
страница

Пространство
физической памяти

Таблица страниц

Страничное распределение

Таблица страниц — отображение номеров виртуальных страниц на номера физических.

Основные

Страничное распределение

Полностью аппаратная таблица страниц (стоимость, полная перегрузка при смене контекстов,

Страничное распределение

Размер и организация таблицы страниц ???

α — присутствие/отсутствие
β — защита (чтение, чтение/запись,

TLB (Translation Lookaside Buffer)

TLB

miss

hit

Виртуальный адрес

Физический
адрес

Таблица
страниц

Физическая
память

Иерархическая организация таблицы страниц

Пример

Проблема — размер таблицы страниц.

Объем виртуальной памяти современного

Иерархическая организация таблицы страниц

Двухуровневая организация

10

10

12

20

Индекс по «внешней» таблице страниц

Смещение по странице,

Иерархическая организация таблицы страниц

Внешняя таблица страниц

Таблица страниц второго уровня

Физическая память

VP2

VP1

Использование хэш-таблиц (функция расстановки)

…

…

Физическая
память

f(VP)

Хэш
таблица

Хэш
функция

Инвертированные таблицы страниц

поиск:

FP

Таблица страниц

Проблема — поиск по таблице (хэширование)

Решение проблемы перезагрузки

Замещение страниц

Проблема загрузки «новой» страницы в память. Необходимо выбрать страницу для

Замещение страниц

Алгоритм

При запуске процесса M и R для всех страниц процесса

Замещение страниц

Стратегия: лучше выгрузить измененную страницу, к которой не было обращений

Замещение страниц

Алгоритм FIFO

«Первым прибыл — первым удален» — простейший вариант FIFO.

Замещение страниц

Алгоритм «Часы»

Если R = 0, то выгрузка страницы и стрелка

Замещение страниц

Алгоритм NFU (Not Frequently Used — редко использовавшаяся страница)

Для каждой

Замещение страниц

Модификация NFU — алгоритм старения

Модификация:
Значение счетчика сдвигается на 1 разряд

Сегментная организация памяти

Виртуальное адресное пространство представляется в виде совокупности сегментов
Каждый сегмент

Сегментная организация памяти

Виртуальный адрес:

Nseg

Таблица
сегментов

offset > size

да

Прерывание

нет

base + offset

Физический
адрес

Необходимые аппаратные средства

Сегментно-страничная организация памяти

Основные концепции:

Сегментно-страничная организация памяти

Модельный пример (Intel):

Таблицы локальных дескрипторов
(сегменты доступные