Организация виртуальной памяти в ОС

Распределение и управление ОП в многозадачных ОС с подкачкой на диск. Свопинг, оверлей, виртуальная память.

С годами для преодоления перегрузки памяти были выработаны два основных подхода. Самый простой из них, называется свопингом, заключается в размещении в памяти всего процесса целиком, в запуске его на некоторое время, а зате в сбросе его на диск. Бездействующие процессы большую часть времени хранятся на диске и в нерабочем состоянии не занимают пространство оперативной памяти.

Второй подход называется виртуальной памятью, он позволяет программам запускаться даже в том случает, если они находятся в оперативной памяти лишь частично.

Чтобы решить задачу использования программ, превышающих по объему размер имеющейся памяти, в 60-е было принято решение разбивать программы на небольшие части, называемые оверлеями. При запуске программы в память загружался только администратор оверлейной загрузки, который тут же загружал и запускал оверлей с порядковым номером 0. Когда этот оверлей завершал свою работу, он мог сообщить администратору загрузки оверлеев о необходимости загрузки оверлея 1 либо выше оверлея 0, либо поверх оверлея 0. Оверлеи хранились на диске, и их свопинг с диска в память и обратно осуществлялся администратором загрузки оверлеев. Разбиение программ на части выполнялось программистом в ручном режиме.

Виртуальная память стала усовершенствованием механизма оверлеев. В основе виртуальной памяти лежит идея, что у каждой программы имеется свое адресное пространство, которое разбивается на участки, называемые страницами. Каждая страница представляет собой непрерывный диапазон адресов. Эти страницы отображаются на физическую память, но для запуска программы присутствие в памяти всех страниц не обязательно. Когда программа ссылается на часть своего адресного пространства, которое не находится в физической памяти, операционная система предупреждается о там, что необходимо получить недостающую часть и повторно выполнить потерпевшую неудачу команду.

Виртуальная память – при использовании виртуальной памяти, различают виртуальные страницы (pages), реальные страницы (frames) и реальные страницы во внешней памяти.

В реальной памяти размещается часть виртуальных страниц, которые, как правило, называются активными. Для хранения неактивных страниц, используется внешняя память. Суть: создание у процесса иллюзии, что вся инфа действительно находится в основной памяти. Для этого память процесса разбивается и логический адрес (страница), к которому обращается процесс, динамически транслируется в физический адрес (страницу); если страница не в памяти, то организуется её подкачка с диска. Соответственно, адресное пространство оказывается состоящим из дискретных блоков. Если все эти блоки имеют фиксированную длину и образуют вместе непрерывное пространство, они называются страницами. Сегменты - любой размер. Таблица страниц - отображение адреса из виртуальной в физическую память.

Виды организации:

· Страничная - После разбиения менеджером памяти виртуального адресного пространства на страницы виртуальный адрес преобразуется в упорядоченную пару (p,d), где p – номер страницы в виртуальной памяти, а d – смещение в рамках страницы p, внутри которой размещается адресуемый элемент. На страницы разбивается и реал память. При отсутствии страницы в памяти в процессе выполнения команды возникает исключительная ситуация, называемая страничное нарушение

· Сегментная - Как и в случае простой сегментации, в схемах виртуальной памяти сегмент – это линейная последовательность адресов, начинающаяся с 0. При организации виртуальной памяти размер сегмента может быть велик, например может превышать размер оперативной памяти.

· Странично-сегментная - Комбинация сегментного и страничного распределения. Виртуальное адресное пространство делится на сегменты, а сегменты на странички равного размера. Перемещение данных между реальной ОП и виртуальным адресным пространством осуществляется страницами, а не сегментами. Реальная ОП делится на страницы. Все виртуальные сегменты образуют одно непрерывное линейное виртуальное пространство. Для каждого процесса созд-ся табл сегментов

Дата добавления: 2015-06-25