Распределение памяти перемещаемыми разделами

1. Перемещение всех занятых участков в сторону старших или младших адресов при каждом завершении процесса или для вновь создаваемого процесса в случае отсутствия раздела достаточного размера.

2. Коррекция таблиц свободных и занятых областей.

3. Изменение адресов команд и данных, к которым обращаются процессы при их перемещении в памяти за счет использования относительной адресации.

4. Аппаратная поддержка процесса динамического преобразования относительных адресов в абсолютные адреса основной памяти.

5. Защита памяти, выделяемой процессу, от взаимного влияния других процессов.

Достоинства распределения памяти перемещаемыми разделами: эффективное использование оперативной памяти, исключение внутренней и внешней фрагментации. Недостаток: дополнительные накладные расходы ОС.

Виртуализация памяти может быть осуществлена на основе двух различных подходов:

• свопинг(swapping) — образы процессов выгружаются на диск и возвращаются в оперативную память целиком;

виртуальная память(virtualmemory) — между ОП и диском перемещаются части (сегменты, страницы и т. п.) образов процессов

Страничная организация виртуальной памяти

ВАП каждого процесса делится на части одинакового, фиксированного для данной системы размера, называемые виртуальными страницами (virtualpages). В общем случае размер ВАП процесса не кратен размеру страницы, поэтому последняя страница каждого процесса дополняется фиктивной областью.

Вся ОП машины также делится на части такого же размера, называемые физическими страницами (или блоками, или кадрами). Размер страницы выбирается равным степени двойки: 512, 1024, 4096 байт и т. д.

Запись таблицы, называемая дескриптором страницы, включает следующую информацию:

• номер физической страницы, в которую загружена данная виртуальная страница;

• признак присутствия, устанавливаемый в единицу, если виртуальная страница находится в оперативной памяти;

• признак модификации страницы, который устанавливается в единицу всякий раз, когда производится запись по адресу, относящемуся к данной странице;

• признак обращения к странице, называемый также битом доступа, который устанавливается в единицу при каждом обращении по адресу, относящемуся к данной странице.

Сегментная организация виртуальной памяти

Образ процесса разбивают на части, размер которых зависит от смыслового содержания. Для каждого процесса создаётся таблица.

Если несколько процессов содержат одинаковые сегменты, то такой сегмент загружается в оп в единственном экземпляре, а в таблицах сегментов указывается его начальный адрес.

Сегментно-страничная организация ВП

Образ процесса делится на сегменты, различного размера

К сегментам назначаются права доступа, признаки private-shared

Каждый сегмент делится на страницы, они же наследуют права своего сегмента

Часть страниц загруж. В ОП, часть в файл подкачки.

Для каждого процесса создаётся многоуровневая таблица страниц.

Сегменты, отмеченные как системные могут постоянно находиться в памяти(признак -невыгружаемые)

Преобраз. Вирт. Адресов в физич. Происходит поэтапно, поддерж. Аппаратно, в спец. Регистр процессора загружается начальный адрес таблицы страниц.

В случае, если страница выгружается на диск, в таблице страниц хранится номер файла подкачки и место этой страницы в файле подкачки.

КЭШ-ПАМЯТЬ

• Кэш-память, или просто кэш (cache), — это способ совместного функционирования двух типов запоминающих устройств, отличающихся временем доступа и стоимостью хранения данных, который за счет динамического копирования в «быстрое» ЗУ наиболее часто используемой информации из «медленного» ЗУ позволяет уменьшить среднее время доступа к данным.

• Содержимое кэш-памяти представляет собой совокупность записей (буферов) обо всех загруженных в нее элементах данных из основной памяти.

Каждая запись об элементе данных включает в себя:

• значение элемента данных;

• адрес, который этот элемент данных имеет в основной памяти;

• дополнительную информацию, которая используется для реализации алгоритма замещения данных в кэше и обычно включает признак модификации и признак действительности данных.

• Кэш-память не является адресуемой, поэтому поиск нужных данных осуществляется по содержимому — по взятому из запроса значению поля адреса в ОП.

Самой быстрой памятью является кэш первого уровня — L1-cache. По сути, она является неотъемлемой частью процессора, поскольку расположена на одном с ним кристалле и входит в состав функциональных блоков. Состоит из кэша команд и кэша данных. Латентность доступа обычно равна 2−4 тактам ядра.

Вторым по быстродействию является L2-cache — кэш второго уровня. Обычно он расположен либо на кристалле, как и L1, либо в непосредственной близости от ядра, например, в процессорном картридже. Обычно латентность L2 кэша, расположенного на кристалле ядра, составляет от 8 до 20 тактов ядра.

Кэш третьего уровня наименее быстродействующий и обычно расположен отдельно от ядра ЦП, но он может быть очень внушительного размера — более 32 Мбайт. L3 кэш медленнее предыдущих кэшей, но всё равно значительно быстрее, чем оперативная память.

Далее возможен один из двух вариантов развития событий:

1. если данные обнаруживаются в кэш-памяти, то есть произошло кэш-попадание (cache-hit), они считываются из нее и результат передается источнику запроса;

2. если нужные данные отсутствуют в кэш-памяти, то есть произошел кэш-промах (cache-miss), они считываются из основной памяти, передаются источнику запроса и одновременно с этим копируются в кэш-память.