Основы операционных систем

Сентябрь 1, 2022

Главная
Информатика
Основы операционных систем

Содержание

2. Часть III. Управление памятью Лекция 8. Простейшие схемы управления памятью
3. Иерархия памяти Вторичная память Оперативная память Кэш Регистры Стоимость одного бита Время доступа Объем Управляется ОС
4. Принцип локальности Большинство реальных программ в течение некоторого отрезка времени работает с небольшим набором адресов памяти
5. Проблема разрешения адресов Человеку свойственно символическое мышление. Адреса (имена) переменных описываются идентификаторами, формируя символьное адресное пространство
6. Связывание адресов Другие объектные модули Загрузчик Двоичный образ в памяти Системные библиотеки Динамические библиотеки Процессор и
7. Логическое адресное пространство Символьное адресное пространство – совокупность всех допустимых идентификаторов переменных Логическое адресное пространство –
8. Функции ОС и hardware для управления памятью Отображение логического адресного пространства процесса на физическое адресное пространство
9. Однопрограммная вычислительная система ОС ОС 0 Процесс пользователя Процесс пользователя
10. Схема с фиксированными разделами ОС 0 Раздел 1 Раздел 2 Раздел 3 Задание 1 Задание 2
11. Внутренняя фрагментация ОС 0 Раздел 1 Раздел 2 Раздел 3 Процесс 1 Процесс 2 Процесс 3
12. Способы организации больших программ Оверлейная структура Программа разбивается на несколько частей. Постоянно в памяти находится только
13. Схема с динамическими разделами ОС 0 200 1000 Очередь заданий 1 2 3 4 5 200
14. Схема с динамическими разделами Стратегии размещения нового процесса в памяти Первый подходящий (first-fit). Процесс размещается в
15. Схема с динамическими разделами ОС 0 200 1000 Очередь заданий 5 70 15 P1 время 5
16. Схема с динамическими разделами ОС 0 200 1000 P1 время 5 400 700 P3 время 15
17. Схема с динамическими разделами ОС 0 200 1000 400 700 950 P4 650 P5 270 520
18. Линейное непрерывное отображение Логическое адресное пространство Физическое адресное пространство 0 100 N N+100
19. Линейное кусочно-непрерывное отображение Логическое адресное пространство Физическое адресное пространство Page 0 Page 1 Page 2 Page
20. Линейное кусочно-непрерывное отображение Страничная организация памяти CPU Логический адрес offset page Таблица страниц кадр Память Физический
21. Линейное кусочно-непрерывное отображение Логическое адресное пространство Физическое адресное пространство Логический адрес – двумерный = (Nseg, offset)
22. Линейное кусочно-непрерывное отображение Сегментная организация памяти CPU Логический адрес offset Nseg Таблица сегментов Память Физический адрес
23. Линейное кусочно-непрерывное отображение Сегментная организация памяти CPU Логический адрес offset Nseg Таблица сегментов Память Физический адрес
25. Скачать презентацию

Слайд 2

Часть III. Управление памятью
Лекция 8. Простейшие схемы управления памятью

Слайд 3

Иерархия памяти
Вторичная память
Оперативная память
Кэш
Регистры
Стоимость одного бита
Время доступа
Объем
Управляется ОС
Управляется менеджером памяти

Слайд 4

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

Слайд 5

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 ?

Слайд 6

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

Слайд 7

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

Слайд 8

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

Слайд 9

Однопрограммная вычислительная система
ОС
ОС
0
Процесс пользователя
Процесс пользователя

Слайд 10

Схема с фиксированными разделами
ОС
0
Раздел 1
Раздел 2
Раздел 3
Задание 1
Задание 2
Задание 3
Задание 4
Очередь

заданий

Очереди заданий

Процесс 1

Процесс 2

Процесс 3

Слайд 11

Внутренняя фрагментация
ОС
0
Раздел 1
Раздел 2
Раздел 3
Процесс 1
Процесс 2
Процесс 3
Внутренняя фрагментация – «потеря»

части памяти, выделенной процессу, но не используемой им

Слайд 12

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

Слайд 13

Схема с динамическими разделами
ОС
0
200
1000
Очередь заданий
1
2
3
4
5
200
300
250
10
5
20
250
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

P4 время 4

270

Слайд 14

Схема с динамическими разделами
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

Слайд 15

Схема с динамическими разделами
ОС
0
200
1000
Очередь заданий
5
70
15
P1 время 5
400
700
P3 время 16
950
P4 время 8
650

Слайд 16

Схема с динамическими разделами
ОС
0
200
1000
P1 время 5
400
700
P3 время 15
950
P4 время 8
650
Внешняя фрагментация – невозможность использования

памяти, неиспользуемой процессами, из-за ее раздробленности

Возможна и внутренняя фрагментация при почти полном заполнении процессом пустого фрагмента

Слайд 17

Схема с динамическими разделами
ОС
0
200
1000
400
700
950
P4
650
P5
270
520
770
P3
Сборка мусора
CPU
Сегментный регистр
+
Память
Логический адрес
Физический адрес
MMU – БУП

Слайд 18

Линейное непрерывное отображение
Логическое адресное пространство
Физическое адресное пространство
0
100
N
N+100

Слайд 19

Линейное кусочно-непрерывное отображение
Логическое адресное пространство
Физическое адресное пространство
Page 0
Page 1
Page 2
Page 3
Page 4
Кадр 0
Кадр 1
Кадр 2
Кадр

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

Npage -> Nframe

Серый цвет – занятое место

Свойственна внутренняя фрагментация

Слайд 20

Линейное кусочно-непрерывное отображение
Страничная организация памяти
CPU
Логический адрес
offset
page
Таблица страниц
кадр
Память
Физический адрес
offset
кадр
MMU
атрибуты

Слайд 21

Линейное кусочно-непрерывное отображение
Логическое адресное пространство
Физическое адресное пространство
Логический адрес – двумерный = (Nseg, offset)
Физический адрес линейный

= физический адрес начала сегмента + offset

Сегментная организация памяти

Сегмент 1

Сегмент 2

Сегмент 3

Серый цвет – занятое место

Свойственна внешняя фрагментация

Слайд 22

Линейное кусочно-непрерывное отображение
Сегментная организация памяти
CPU
Логический адрес
offset
Nseg
Таблица сегментов
Память
Физический адрес
Максимальный размер сегмента
+

Слайд 23

Линейное кусочно-непрерывное отображение
Сегментная организация памяти
CPU
Логический адрес
offset
Nseg
Таблица сегментов
Память
Физический адрес
Максимальный размер сегмента
Offset <= размер
+
ошибка
нет
да

Основы операционных систем

Содержание

Часть III. Управление памятьюЛекция 8. Простейшие схемы управления памятью

Иерархия памятиВторичная памятьОперативная памятьКэшРегистрыСтоимость одного битаВремя доступаОбъемУправляется ОСУправляется менеджером памяти

Принцип локальностиБольшинство реальных программ в течение некоторого отрезка времени работает с

Проблема разрешения адресовЧеловеку свойственно символическое мышление. Адреса (имена) переменных описываются идентификаторами,

Логическое адресное пространствоСимвольное адресное пространство – совокупность всех допустимых идентификаторов переменныхЛогическое

Функции ОС и hardware для управления памятьюОтображение логического адресного пространства процесса

Однопрограммная вычислительная системаОСОС0Процесс пользователяПроцесс пользователя

Схема с фиксированными разделамиОС0Раздел 1Раздел 2Раздел 3Задание 1Задание 2Задание 3Задание 4Очередь

Внутренняя фрагментацияОС0Раздел 1Раздел 2Раздел 3Процесс 1Процесс 2Процесс 3Внутренняя фрагментация – «потеря»

Способы организации больших программОверлейная структура Программа разбивается на несколько частей. Постоянно в

Схема с динамическими разделамиОС02001000Очередь заданий123452003002501052025070815P1 время 10400P2 время 5700P3 время 20950P4 время 8650P1 время 5P3 время 16P3 время

Схема с динамическими разделамиСтратегии размещения нового процесса в памятиПервый подходящий (first-fit).

Схема с динамическими разделамиОС02001000Очередь заданий57015P1 время 5400700P3 время 16950P4 время 8650

Схема с динамическими разделамиОС02001000P1 время 5400700P3 время 15950P4 время 8650Внешняя фрагментация – невозможность использования

Схема с динамическими разделамиОС02001000400700950P4650P5270520770P3Сборка мусораCPUСегментный регистр+ПамятьЛогический адресФизический адресMMU – БУП

Линейное непрерывное отображениеЛогическое адресное пространствоФизическое адресное пространство0100NN+100

Линейное кусочно-непрерывное отображениеЛогическое адресное пространствоФизическое адресное пространствоPage 0Page 1Page 2Page 3Page 4Кадр 0Кадр 1Кадр 2Кадр

Линейное кусочно-непрерывное отображениеСтраничная организация памятиCPUЛогический адресoffsetpageТаблица страницкадрПамятьФизический адресoffsetкадрMMUатрибуты

Похожие презентации