ZARZĄDZANIE PAMIĘCIĄ OPERACYJNĄ

• Najważniejsza po jądrze część systemu

• Nie można wykonać programu dla którego nie ma miejsca w pamięci

• Nie można wykonywać operacji wejścia wyjścia, jeśli brakuje miejsca dla buforów

CELE ZARZĄDZANIA PAMIĘCIĄ

• Przemieszczanie procesów

• Ochrona zawartości pamięci

• Dostęp do obszarów dzielonych

• Organizacja logiczna pamięci

• Organizacja fizyczna pamięci

PAMIĘĆ WIRTUALNA

• odwzorowanie adresów “address map”

• przestrzeń adresów N

• przestrzeń pamięci P

• f: N->P

REJESTRY: BAZOWY I GRANICZNY

if a<0 then przekroczony zakres pamięci

a' := B+a

if a'>granica then przekroczony zakres pamięci

REJESTRY: BAZOWY I GRANICZNY

if a<0 or a>długość then przekroczony zakres pamięci

a' := B+a

STRONICOWANIE PAMIĘCI

• wykonywanie operacji odwzorowywania adresów, czyli określanie, do której strony odnosi się adres w programie, oraz znajdowanie (o ile taka istnieje) ramki strony, którą bieżąco zajmuje dana strona;

• przesyłanie - w zależności od potrzeby - stron z pamięci pomocniczej do pamięci głównej oraz odsyłanie nie używanych już stron z powrotem z pamięci głównej do pomocniczej.

ALGORYTM WYMIANY

Niezbędne informacje:

-ile razy wystąpiło odniesienie do tej strony

-czas ostatniego odniesienia do strony;

-czy na tej stronie coś zapisywano.

SEGMENTACJA PAMIĘCI

• tablica segmentów

• deskryptory segmentu

• Uproszczona postać odwzorowania -wydziel w programie adres (s,a);

-użyj s do indeksowania tablicy segmentów;

-if a<0 or a>d then przekroczony zakres pamięci;

-(b+a) jest szukanym adresem komórki pamięci.

SEGMENTACJA - STRONICOWANIE

• Celem segmentacji jest logiczny podział przestrzeni adresów, podczas gdy celem stronicowania jest fizyczny podział pamięci, którą chcemy implementować na tym samym poziomie.

• Strony mają ustalony rozmiar wynikający z architektury maszyny, podczas gdy rozmiar segmentów może być dowolny, określony przez programistę.

• Podział adresu programu na numery strony i bajtu jest wykonywany środkami sprzętowymi, a przekroczenie zakresu dla numeru bajtu automatycznie powoduje zwiększenie numeru strony.

• Natomiast podział adresu programu na numery segmentu i bajtu jest logiczny, a przekroczenie adresu dla numeru bajtu nie ma żadnego wpływu na numer segmentu.

STRATEGIE PRZYDZIAŁU PAMIĘCI

• Strategie wymiany

• Strategie pobierania

• Strategie rozmieszczania

STRATEGIE ROZMIESZCZANIA DLA SYSTEMÓW BEZ STRONICOWANIA

• Najlepsze dopasowanie

• Najgorsze dopasowanie

• Pierwsze dopasowanie

• Algorytm bliźniaków

NAJLEPSZE DOPASOWANIE

• Dziury uporządkowane są rosnąco: x1<=x2<=…<=xn

• znajdź najmniejsze takie i, że - s<= xi

NAJGORSZE DOPASOWANIE

• Dziury uporządkowane są malejąco: u x1>=x2>=…>=xn

• umieść segment w pierwszej dziurze, a dziurę utworzoną przez pozostały fragment przestrzeni dowiąż do odpowiedniego elementu list dziur

PIERWSZE DOPASOWANIE

• Dziury uporządkowane są rosnąco pod względem ich adresów bazowych

• znajdź najmniejsze takie i, że - s<= xi

ALGORYTM BLIŹNIAKÓW

• S=2i dla pewnego i mniejszego niż k.

• Utrzymuje się odrębne listy dla dziur o rozmiarach: 21, 22, …, 2k.

• Dziurę można usunąć z listy o numerze (i+1), jeśli podzieli się ją na dwie połowy, tworząc w ten sposób parę “bliźniaków” o rozmiarach 2i.

• I odwrotnie parę “bliźniaków” można usunąć z listy o numerze i, jeśli połączy się bliźniacze dziury w jedną, którą umieści się na liście o numerze (i+1).

• Algorytm znajdowania dziury mającej rozmiar 2i jest rekurencyjny:

• procedure znajdź_dziurę(i);

begin if i=k+1 then błąd;

if lista(i) pusta then begin znajdź_dziurę(i+1);

podziel dziurę na bliźniaki;

umieść bliźniaki w_lista(i)

end;

pobierz pierwszą dziurę z_lista(i)

end;

STRATEGIE ROZMIESZCZANIA DLA SYSTEMÓW BEZ STRONICOWANIA

• Najlepsze dopasowanie

• Najgorsze dopasowanie

• Pierwsze dopasowanie

• Algorytm bliźniaków

STRATEGIE ROZMIESZCZANIA DLA SYSTEMÓW ZE STRONICOWANIEM

• Dużo prostsze, ponieważ wszystkie strony mają taki sam rozmiar jak ramki stron

• Występuje fragmentacja wewnętrzna

STRATEGIE WYMIANY DLA SYSTEMÓW ZE STRONICOWANIEM

• Najdawniej używana strona

• Najmniej używana strona

• Najdawniej załadowana strona

STRATEGIE WYMIANY DLA SYSTEMÓW BEZ STRONICOWANIA

• główny cel jest taki sam - chcemy wymienić ten segment, do którego będzie prawdopodobnie najmniej odniesień w najbliższej przyszłości

• najprostszy algorytm polega na zastąpieniu jednego segmentu (jeżeli taki istnieje) oraz sąsiedniej dziury, których łączny obszar wystarczy do pomieszczenia nowego segmentu. Gdy takich segmentów jest kilka, wówczas można skorzystać z jednej z omawianych strategii wyboru odpowiedniego segmentu. Jeżeli nie ma ani jednego dostatecznie dużego segmentu, to trzeba usunąć kilka segmentów; przypuszczalnie najlepiej wybrać najmniejszy zbiór sąsiadujących ze sobą segmentów, których wspólny obszar wystarczy do załadowania nowego segmentu.

STRATEGIE POBIERANIA Z PAMIĘCI POMOCNICZEJ

Kiedy przesłać blok informacji z pamięci pomocniczej do głównej ?

-strategie pobierania na żądanie

-strategie pobierania przewidującego

1.znajomość właściwości konstrukcji programu

2.wnioskowaniu z dotychczasowego przebiegu procesu

DZIAŁANIE W KONTEKŚCIE

• W dowolnie małych przedziałach czasu program działa wewnątrz konkretnego modułu logicznego, wykonując rozkazy należące do jednej procedury lub pobierając dane z jednego obszaru.

• Zasada lokalności: „występujące w programie odniesienia do pamięci wykazują tendencję do grupowania się w małych obszarach przestrzeni adresów, a do zmiany tych obszarów dochodzi tylko okresowo”

MODEL ZBIORU ROBOCZEGO

• Szamotanie - większość procesów będzie zablokowana z powodu oczekiwania na przesłanie strony

• Zbiór roboczy - każdy proces musi mieć w pamięci głównej pewną minimalną liczbę stron, zanim będzie mógł efektywnie używać procesora centralnego

• r(t, h) = {strona i | strona i Î N oraz strona i występuje w h ostatnich odwołań}

• Wykonuj proces tylko wtedy, gdy cały zbiór roboczy znajduje się w pamięci głównej, i nigdy nie usuwaj z niej stron, które są częścią zbioru roboczego jakiegoś procesu

.

---