Поясните механизм управления памятью в ОС USIX.

USIX поддерживает виртуальную организацию памяти, кото­рая основана на концепции объектов памяти, регионов и сегмен­тов. Каждый процесс состоит из ряда сегментов, отображаемых на регионы. Регион является фрагментом физической памяти, начинающейся с границы страницы и содержащей целое число страниц. В общем случае регион может быть распределен между оперативной памятью, пространством выгрузки и файлом на диске.

Система управления памятью использует ряд структур дан­ных, которые могут рассматриваться как массивы, оформленные в виде связных списков.

Физические страницы объединяются в следующие списки: Системные страницы - страницы, необходимые системе. Фиксированные страницы - страницы, которые зафиксированы в оперативной памяти за процессами и не могут быть выгружены. После ос­вобождения эти страницы могут быть включены в списки чистых или модифицированных страниц или список страниц рабочего набора. Чистые страницы -страницы, которые имеют копии на диске и могут выделяться процессам, так как не требуют их сохранения на диске.

Модифицированные страницы - страницы, которые требуется сохранить на диске, так как перед осво­бождением этих страниц из рабочего набора они были модифицированы. Свободные страницы - страницы, доступные для распреде­ления без всяких ограничений. По­сле загрузки ядра все страницы, не занятые системой, являются свобод­ными. Страницы рабочего набора - страницы физической памяти, распределенные (доступные) для неко­торого процесса в текущий момент времени. Читаемые страницы - страницы, в данный момент читае­мые с диска в оперативную память. Записываемые страницы - страницы, в данный момент записываемые из оперативной памяти на диске.

Системная страница используется ядром и не управляется ме­ханизмом виртуальной памяти. Любая другая страница, не явля­ющаяся свободной, принадлежит некоторому региону.

При создании процесса ему, как правило, назначаются следу­ющие регионы, связанные с соответствующими сегментами:

• регион стека; регион текста процесса; регион данных процесса; регионы текста и данных разделяемой системной библиотеки.

Ни один из регионов при создании процесса, как правило, в оперативную память не считывается, а для процесса создаются таблицы сегментов, и управление передается на точку входа про­цесса. При попытке выполнения первой команды происходит прерывание по отсутствию страницы в рабочем наборе. Система управления виртуальной памятью находит сегмент, связанный с данным виртуальным адресом, регион, связанный с данным сег­ментом, и страницу в регионе. Требуемая страница может нахо­диться:

• в оперативной памяти, если она уже выделялась или считывалась для какого-либо процесса;

• в файле на диске;

• в файле выгрузки на диске, если она была выгружена в резуль­тате предыдущих действий системы.

Если страница находится на диске, она будет загружена (про­читана) в память, включена в рабочий набор, и выполнение про­цесса продолжится. Таким образом, в памяти оказываются толь­ко страницы, действительно необходимые для текущего процес­са. Страницы, доступные процессу в данный момент, образуют рабочий набор, отображение которого восстанавливается при пе­реключении процессов.

 

22. Поясните механизм планирования процессов в ОС USIX.

Планирование процессов.

Эту функцию в USIX, как и в боль­шинстве других операционных систем, выполняет один из глав­ных компонентов ядра системы — планировщик. Он определяет, какой процесс должен выполняться в каждый момент времени и

как долго он будет выполняться. Планировщик выделяет процес­сор каждому процессу, как правило, на короткий промежуток времени - квант и затем переключается на другой процесс.

Работа планировщика связана с двумя основными аспектами. Первый определяет правила, устанавливающие, какой процесс выполнять и когда переключиться на другой процесс, второй -

структуру данных и алгоритмы, реализующие выполнение этих правил.

Система USIX использует аппаратные часы - таймер, кото­рый прерывает систему через фиксированные интервалы време­ни. Этот интервал времени называется тиком. Каждый тик со­ставляет не более 10 мс.