Управление оперативной памятью. Страничная, сегментная и сегментно-страничная организация оперативной памяти.

Методы управления памятью.

1. Swapping (свопинг). Этот метод управления основан на том, что процессы, располагаются до выполнения во внешней памяти. При выделении процессора процессу, он перемещается в оперативную память (swap in). Как только процесс забирает процессор, процесс помещается во внешнюю память (swap out) – выгружается из ОП (полный свопинг). Исп-ся так же модифицированный свопинг, который предполагает, что свопинг начинается только в том случае, когда число процессов в ОП превышает какое-то число, заданное ОС.

2. Смежное размещение процессов в ОП. В этом случае для каждого процесса выделяется непрерывный участок адресного пространства.

2.1.Простейший случай – однопрограммный режим, когда в ОП находится только одна программа, после её выполнения память освобождается.

2.2. 2-ой случай – мультипрограммирование с фиксированным числом разделов(MFT).

В этом случае ОП разбивается на разделы фиксированного размера и в каждый раздел загружается только один процесс.

MFT Этому методу присуща фрагментация (внутренняя и внешняя). Внутренняя: размер процесса меньше раздела ОП;

Внешняя: размер процесса больше раздела ОП.

2.3. Мультипрограммирование с переменными разделами(MVT). В этом случае границы раздела не фиксируются и вначале фрагментации нет. Те же режимы для внутренней и внешней фрагментации.

 

2.4. Мультипрограммирование с переменными разделами и уплотнением памяти. В этом случае используется перемещение процессов по ОП. Перемещает чтобы не было свободных областей. Фрагментации не будет.

3. Несмежное размещение процессов. Процесс разбивается на множество частей, которые располагаются в различных необязательно смежных участках адресного пространства.

 

3.1.При сегментном способе организации ОП процесс разбивается на ряд сегментов, нет условия равенства. Они могут быть разными. Логический адрес ячейки памяти при сегментной организации состоит из двух частей: номер сегмента S и смещение ячейки в пределах сегмента d. ОС для каждого процесса ведёт таблицу сегментов процесса.

Для управления памятью в этом случае должен быть регистр таблицы сегментов, который содержит адрес таблицы сегментов. Она даёт адрес строки в таблице, которая соот-ет данному сегменту.

Сегментной организации присуща внутренняя и внешняя фрагментация.

Достоинство: можно разбить процесс на логические части.

Для каждого процесса своя таблица сегментов.

 

3.2. Страничная организация памяти ОП.

Адресное пространство ОП и внешней памяти, в котором размещается процесс, разбивается на блоки фиксированного размера, которые разбиваются страничными рамками. Логическое адресное пространство программы разбивается на блоки фиксированного размера, которые называются страницами. Размеры страниц и страничных рамок совпадают. Процесс в этом случае помещается в ОП постранично. Каждая страница перемещается в любую страничную рамку. При этом внешняя фрагментация полностью ликвидируется, а внутренняя ограничивается размерами последней страницы.

Адрес состоит из 2-ух частей: 1.Адрес страницы. 2. Смещение внутри страницы(номер ячейки внутри страницы).

В ОС используется страничная организация памяти (в соответствии с возможностями процессора Intel 80386 и более новых), страницы выделяются по требованию приложения. Система использует 32битную, “плоскую”, линейную модель памяти. Каждому приложению выделяется уникальное виртуальное адресное пространство размером в 4Гб. Верхние 2Гб адресного пространства используются ОС и приложением совместно, а нижние 2Гб принадлежат исключительно приложению. Это виртуальное адресное пространство разделено на равные блоки – страницы. Размер каждой страницы – 4096 байт (4Кб), выбор страниц такого размера обусловлен архитектурой микропроцессоров семейства Intel, которые имеют аппаратную поддержку страниц такого размера. 3.3. Сегментно-страничная организация.

Позволяет сочетать преимущества обеих организаций (сегментная – распределение процесса на отдельные модули, страничная – позволяет уменьшать фрагментацию). Разбиение на сегменты, которые состоят из страниц. Адрес состоит из 3-ёх полей: 1.Адрес сегмента. 2.Адрес страницы. 3. Смещение внутри страницы(номер ячейки внутри страницы). Для каждой таблицы сегмента строится таблица страниц сегмента.