Организация памяти. Адресное пространство

Лекция 5 УПРАВЛЕНИЕ ПАМЯТЬЮ Оперативная память • Ключевые моменты управления памятью: – Память без использования абстракций – Адресное пространство – Виртуальная память – Алгоритмы замещения страниц Организация памяти Проблема перемещения Адресное пространство • Адресное пространство – набор адресов, который м.б. использован процессом для обращения к памяти – у каждого процесса свое независимое АП – адрес 0x2A в одном процессе соответствует иному физическому месту, чем адрес 0x2A в другом процессе • Аналогии: – – – – телефонные номера (0000000-9999999) порты ввода-вывода CPU x86 (0-16383) адреса IPv4 (0.0.0.0-255.255.255.255) доменные имена в зоне .com (все строки от 2 до 63 символов из букв, цифр и дефисов, заканчивающиеся на .com) Базовый и ограничительный регистры Нехватка места в ОЗУ • Два основных подхода: – Своппинг – Виртуальная память Своппинг Управление свободной памятью • С помощью битовых матриц • С помощью связанных списков Виртуальная память Диспетчер памяти (MMU) Работа диспетчера памяти Быстрое преобразование адреса • Буфер быстрого преобразования адреса (Translation Lookaside Buffer, TLB) – устройство на основе ассоциативной памяти внутри диспетчера памяти (MMU). Таблицы страниц для больших объемов памяти • Многоуровневые таблицы страниц Таблицы страниц для больших объемов памяти • Инвертированные таблицы страниц Оптимальный алгоритм замещения страниц • Для каждой страницы известно количество команд, которые должны быть выполнены до следующего обращения к странице • Удаляем страницу, обращение к которой произойдет позже всего – Подсчет количества команд до следующего обращения к странице на практике не реализуем Исключение не использовавшейся недавно страницы • NRU, Not Recently Used • Статистика востребованности страниц: – бит R: устанавливается при каждом обращении к странице (чтение или запись); – бит M: устанавливается при записи на страницу. • По прерыванию таймера бит R сбрасывается • Категории страниц: – Класс 0: в последнее время не было ни обращений, ни модификаций – Класс 1: обращений в последнее время не было, но страница модифицирована – Класс 2: в последнее время были обращения, но модификаций не было – Класс 3: в последнее время были и обращения, и модификации Первой пришла, первой ушла • FIFO, First In First Out • ОС ведет список страниц, находящихся в памяти • Новые загружаемые страницы помещаются в конец списка • При возникновении ошибки отсутствия страницы, удаляется страница из начала списка – Не эффективен, т.к. не учитывает востребованность страниц Алгоритм «второй шанс» Алгоритм «часы» Алгоритм замещения наименее востребованной страницы • LRU, Least Recently Used • Алгоритм «старения»: Алгоритм «рабочий набор» Алгоритм WSClock Алгоритм WSClock Сравнение алгоритмов