Оверлейная структура (Overlay)

Функции системы управления памятью.

Чтобы обеспечить эффективный контроль использования памяти ОС должна выполнять следующие функции:

-отображение адресного пространства процесса на конкретные области физической памяти

- распределение памяти между конкурирующими процессами

-контроль доступа к адресному пространству процесса

-выгрузка процессов (целиком или частично) во внешнюю память когда в ОП недостаточно места

-учет свободной и занятой памяти

самым простым способом управления ОП является ее предварительное разбиение на несколько разделов фиксированной величины. Поступающий процесс поступает в тот или иной раздел при этом происходит условное разбиение физического адресного пространства. Связывание логического и физического адресов процесса происходит на этапе его загрузки в конкретный раздел. Каждый раздел может иметь свою очередь процессов, а может существовать и глобальная очередь для всех процессов. Подсистема управления памятью оценивает размер поступившего процесса, выбирает подходящий для него раздел, осуществляет загрузку процесса в этот раздел и настройку адресов памяти.

Для выбора стратегии распространены три стратегии:

-Стратегия первого подходящего (first fit). Т.е. процесс помещается в первый подходящий по размеру раздел.

-Стратегия наиболее подходящего (best fit) процесс помещается в тот раздел где после его загрузки останется меньше всего свободного места

-Стратегия наименее подходящего (Worst fit). При помещении в самый большой раздел в нем остается достаточно места для размещения еще одного процесса.

Моделирование показало что доля полезно использованной памяти в первых двух случаях больше, при этом первый способ несколько быстрее.

Перечисленные стратегии широко применяются и другими компонентами ОС, например для размещения файлов на диске.

Недостатки этой схемы:

1. число одновременно выполняемых процессов ограничено числом разделов

2. схема страдает от внутренней фрагментации – потери части памяти, выделенной процессу но не используемой им.

В случае когда размер логического адресного пространства процесса может быть больше чем размер выделенного ему раздела. Используется техника называемая Overlay или организация структуры перекрытием. Основная идея держать в памяти только те инструкции программы которые нужны в данный момент.

Организация структуры с перекрытием:

Program A Subroutine C

…… ……

Call B Call D

…… ……

Call C Call E

Можно поочередно загружать в память ветви АВ, АСD, ACE в программу. Коды ветвей Overlay структуры находятся на диске как абсолютные образы памяти и считываются деревьями Overlay при необходимости.

Для описания Overlay структуры используются специальный язык. (Overlay Description Language (ODL)) (.odl) Совокупность файлов использующие программы заполняются файлами с расширением.odl. Описывающих дерево вызовов внутри программы A – (B,C) C – (D,Е). В современных 32-х разрядных системах, где виртуальное адресное пространство измеряется гигабайтами проблемы с нехваткой памяти решаются другими способами.

36,35,37 Динамическое распределение – Swapping.

Системы с разделением времени возможна ситуация когда память не в состоянии содержать все пользовательские процессы приходиться прибегать к (swapping) перемещение процесса из главной памяти на диск и обратно целиком. Частичная выгрузка процессов на диск осуществляется в системах со страничной организацией (paging). Swapping не имеет непосредственного отношения к управлению памятью, скорее он связан с подсистемой планирования процессов. Время переключения контекста, время выгрузки может быть сокращено за счет организации специально отведенного пространства на диске. Раздел для Swapping. Обмен с дисками осуществляется блоками большего размера, т. Е. быстрее чем через стандартную файловую систему. Система Swapping может базироваться на фиксированных разделах. Более эффективной является схема с переменными разделами, которая используется в тех случаях когда все процессы целиком помещены в память, т.е. в отсутствие Swapping. В этом случае вначале вся память свободна и не разделена на разделы. Вновь поступающей задаче выделяется строго необходимое количество памяти. После выгрузки процесса память освобождается. По истечении некоторого времени память представляет собой переменное число разделов разного размера смежные свободные участки могут быть объединены. Этот метод более глубок по сравнению с методом фиксированных разделов однако ему присуща внешняя фрагментация, т.е. наличие большого числа фрагментов не использующих памяти не выделяемой ни одному процессу. Статистический анализ показывает, что пропадает примерно 1/3 памяти.

Дата добавления: 2014-01-13