Управление оперативной памятью. Свопинг.

Эффективность использования ОП можно увеличить за счёт внешней памяти. При нехватке ОП ненужные в данный момент разделы могут копироваться на диск. Это называется откачкой. Обратный процесс копирования называется подкачкой. Совокупность данных процессов называется свопингом. Для организации свопинга требуется планировщик памяти. Сложность в том, что один раздел может использоваться несколькими процессами. Свопинг позволяет заново распределить память для процесса, не запуская его с самого начала.

Потребность в перераспределении возникает по следующим причинам, например:

1-Появляется возможность выполнить больше малоактивных процессов, чем может одновременно разместиться в ОП.

2-Позволяет освободить память, занимающую процессом, который требует вмешательств пользователя.

3-Позволяет более эффективно использовать другие ресурсы, кроме ОП, например, с более высоким приоритетом.

4-В многопользовательских системах, когда используется один и тот же код. В свопинге могут участвовать только области данных пользователя.

39. Синхронизация и взаимодействие процессов. Эффект "гонок". Критическая секция. Взаимное исключение. Способы обеспечения взаимного исключения.

Рукоп

 

40. Организация виртуальной памяти в Windows NT. Схема преобразования адреса для платформы Intel. Элемент PTE.

Windows NT построена в соответствии с классическими принципами:

ВП имеет страничную организацию.

В общем виде схема описывается следующим образом:

Линейный адрес разбивается на несколько частей:

Старшая часть адреса содержит номер элемента в корневой таблице. Этот элемент содержит адрес в таблице следующего уровня. Следующая часть линейного адреса содержит номер элемента уже в этой таблице и т.д. до последней страницы, которая содержит элемент физической страницы.

Самая младшая часть страницы является номером байта в этой физической таблице страниц.

Размер страниц для платформы фирмы Intel составляет 4 Кб, а для платформ DEC Alpha 8 Кб. А схема страничного преобразования выглядит так:

Линейный 32-х разрядный адрес занимает три части:

Старшие 10 разрядов адреса определяют номер одного из 1024 элементов в каталоге страниц, адрес которого находится в регистре процессора CR3. Этот элемент содержит физический адрес таблицы страниц. Следующие 10 разрядов линейного адреса определяют номер элемента таблицы. Элемент в свою очередь содержит физический адрес страницы ВП. Младших 12 разрядов линейного адреса достаточно, чтобы определить внутри 4КБ страницы точный физический номер, адресуемой ячейки.

Рассмотрим отдельный элемент таблицы страницы, которой называют PTE (Page Table Element).

Старшие 5 бит определяют тип страницы с точки зрения допустимых операций. WIN 32 API поддерживает 3 допустимых значения этого поля:

PAGE NO Access.

PAGE READ ONLY.

PAGE READ/WRITE.

Следующие 20 бит определяют базовый физический адрес в странице памяти и если их до 12 битами младшими разрядами линейного адреса, то они образуют физический адрес ячейки памяти, к которой производится обращение. Следующие 4 бита (PTE) описывают используемый файл подкачки. Комбинация этих битов определяют один из 16 возможных в системе файлов. Последующие 3 бита определяют состояние страницы в системе.

Старший из них называют T – Transition определяет следующую страницу, как переходную.

D – Dirty отмечает страницу, в которой была произведена запись. Информация об изменениях в страницах необходима для того, чтобы принимать решение о состоянии страницы в файле по указанию при её вытеснении. То есть если страница не изменялась в памяти после загрузки, то её можно просто стереть, так как копия осталась в файле подкачки.

Р – Present младший бит определяет присутствует страница в ОП или в файле подкачки. Для ускорения страничного преобразования в процессоре имеется специальная кэш-память, которая называется TLB (Translation Lookside Buffer). В ней хранятся наиболее часто используемые элементы каталога и элементы страниц. Каждый процесс в Windows NT имеет свой отдельный каталог страниц и свое собственное независимое адресное пространство, что дает дополнительные возможности при защите процессов.

Механизм преобразования виртуального адреса в физический при страничной организации памяти.

Схема преобразования виртуального адреса в физический для сегментно-страничной организации памяти.