Ієрархія пам’яті

Керування пам’яттю

Організація та керування основною, або первинною, або фізичною (реальною) пам’яттю комп’ютера — один з найважливіших факторів, що визначає побудову операційних систем.

Для безпосереднього виконання програм або звертання до даних необхідно, щоб вони розміщались в основній пам’яті. Вторинна, або зовнішня пам’ять — це, як правило, накопичувачі на магнітних дисках, магнітних стрічках — мають значно більшу ємність, і дозволяють зберігати велику кількість програм і даних, готових до обробки.

Поки що розглядаємо фізичну або реальну пам’ять, а далі — віртуальну пам’ять.

Під організацією пам’яті ми розуміємо те яким чином представляється та використовується основна пам’ять. При цьому виникають такі питання:

1) розміщаємо в основній пам’яті тільки одну програму користувача або декілька програм одночасно;

2) при розміщенні в основній пам’яті декількох програм користувачів відразу, їм надається однакова кількість комірок, чи вона розбивається на розділи різних розмірів.

3) пам’ять розбивається на розділи жорстко певним чином на досить довгий період часу, або передбачено більш динамічне розбиття, яке дозволяє комп’ютеру швидко реагувати на зміну потреб програм у ресурсах;

4) програми користувачів будуть будуватися таким чином, щоб вони виконувались тільки в конкретному розділі, або буде передбачатись можливість виконання програми в довільних розділах;

5) програма користувача буде розміщатися в одному неперервному, суцільному блоці пам’яті, або є можливість розбиття програм на окремі блоки, які розміщаються в яких завгодно вільних ділянках (дірках) основної пам’яті.

При цьому виникають такі можливості:

1) одно-програмні (одно-абонентні) системи;

2) багатопрограмні системи з фіксованими розділами, з трансляцією та завантаженням модулів в абсолютних адресах;

3) багатопрограмні системи з фіксованими розділами пам’яті, з трансляцією та завантаженням модулів, що переміщаються;

4) багатопрограмні системи із змінними розділами;

5) система із свопінгом (підкачкою, сторінковим обміном).

Існують системи, побудовані з орієнтацією на кожну з таких схем.

Незалежно від того, яку схему організації пам’яті ми приймемо для конкретної системи, необхідно вирішити, які стратегії треба застосувати для досягнення оптимальних характеристик використання пам’яті.

Стратегії керування пам’яттю визначають яким чином буде працювати пам’ять конкретної системи при різних підходах до вирішення таких питань:

1) коли треба розміщувати нову програму в пам’яті;

2) будемо ми розміщувати нову програму в пам’яті тоді, коли система буде сама про це просити, чи будемо намагатись випередити запити системи;

3) в яке місце основної пам’яті ми будемо розміщати чергову програму для виконання;

4) чи будемо ми розміщати програми як можна більш щільно, щоб звести до мінімуму втрати пам’яті, чи будемо прагнути до найшвидшого розміщення програм, щоб звести до мінімуму втрати машинного часу;

5) якщо в основну пам’ять необхідно розмістити нову програму, а основна пам’ять в біжучий момент вже заповнена, то яку з інших програм треба вивести з пам’яті (ті, що знаходились в пам’яті довше, ніж інші, або ті, що використовувались найменш часто, або ті, які довше всіх не використовувались).

Існують системи, що орієнтовані на використання кожної з таких стратегій керування пам’яттю.

Як було вже сказано, стратегії керування пам’яттю направлені на те, щоб забезпечити найкраще можливе використання ресурсів основної пам’яті. Стратегії керування пам’яттю поділяються на такі категорії:

1. Стратегії вибірки:

а) вибірка за запитом;

б) випереджуюча вибірка;

2. Стратегії розміщення.

3. Стратегії заміщення.

Перші. Мають своїм призначенням визначати, коли треба „вштовхнути” черговий блок програми або даних в основну пам’ять:

- при вибірці за запитом черговий блок програми або даних завантажується в основну пам’ять, коли є на неї запит від працюючої програми;

- при випереджуючій вибірці виникають додаткові затримки, зв’язані з приготуванням подальшого ходу програми.

Другі. Визначають, в яке місце основної пам’яті треба розмістити програму, яка надходить.

Треті. Визначають, який блок програми, або даних треба вивести „виштовхнути” з основної пам’яті, щоб звільнити місце для запиту поступаючи програм або даних.

Дата добавления: 2014-01-11