Слайд 2
Свопинг
Свопингом (перекачкой) называется метод управления памятью, основанный на
том, что все процессы, участвующие в мультипрограммной обработке, хранятся
во внешней памяти.
Процесс, которому выделен ЦП, временно перемещается в основную память(swap in/roll in).
В случае прерывания работы процесса он перемещается обратно во внешнюю память (swap out/roll out). Причем целиком, а не отдельной частью.
Слайд 3
Основное применение свопинг находит в системах разделения времени,
где он используется одновременно со стратегией RR.
В начале каждого
временного кванта блок управления памяти выгружает из основной памяти процесс, работа которого была только что прервана, и загружает очередной выполняемый процесс.
Метод свопинга влияет на величину временного кванта стратегии RR. Для эффективной загруженности ЦП время свопинга должно быть существенно меньше времени счета. Недостаток «чистого» свопинга заключается в больших потерях времени на загрузку и выгрузку процессов.
Поэтому в современных ОС используются модифицированные варианты свопинга, например, свопинг включается только в том случае, когда количество процессов памяти становится слишком большим.
Слайд 4
Методы размещения процессов
Методы размещения процессов в основной
памяти по отношению к расположению участков памяти, выделенной для
одной и той же программы, делят на 2 класса:
Метод смежного размещения
Метод несмежного размещения
Смежное размещение является простейшим и предполагает, что в памяти начиная с некоторого начального адреса, выделяется один непрерывный участок адресного пространства.
При несмежном размещении программа разбивается на множество частей, которые располагаются в различных,
необязательно смежных(расположенных рядом) участках адресного пространства.
Слайд 5
В однопрограммном режиме
В процессе выполнения программы
все ее
адреса должны быть >= a,
иначе произойдет повреждение
операционной системы.
Во
время работы прикладной
программы все адреса, генерируемые
ЦП, сравниваются с содержимым
регистра границы(а). Если генерируется адрес
Операционная
система
Программа
пользователя
Свободный участок
а
b
Слайд 6
В однопрограммном режиме
Для того, чтобы при смежном
размещении загружать программы, размеры которых превышают размеры ОЗУ, используют
метод оверлейных сегментов.
Операционная
система
Корневой
сегмент
Оверлейная
область
а
b
Корневой
сегмент
Оверлейный
сегмент №1
Оверлейный
сегмент №2
Оверлейный
сегмент №3
Слайд 7
Мультипрограммирование с фиксированными разделами
(MFT-multiprogramming with a fixed
number of tasks)
Входные очереди к разделам
П31
П21
П11
П31
П21
П31
П21
П11
П11
предполагает разделение адресного пространства
на ряд разделов фиксированного раздела, в каждом разделе помещается один процесс.
Если соответствующий адресам процесса раздел занят, процесс остается в очереди во внешней памяти даже в том случае, когда другие разделы свободны.
Слайд 8
Мультипрограммирование с фиксированными разделами
Уменьшить фрагментацию памяти при MFT
можно, если загрузочные модули создаются в перемещаемых адресах. Такой
модуль может быть загружен в любой свободный раздел после соответствующей настройки.
При мультипрограммировании с трансляцией в перемещаемых адресах имеются 2 причины фрагментации:
Размер загруженного процесса меньше размера, занимаемого разделом(внутренняя фрагментация)
Размер процесса в очереди больше размера свободного раздела, и этот раздел остается свободным (внешняя)
Слайд 9
Мультипрограммирование с фиксированными разделами
Для защиты памяти при MFT
необходимы 2 регистра :
регистр верхней границы(наименьший адрес)
регистр нижней
границы (наибольший адрес).
Прежде чем программа в разделе N начнет выполняться, ее граничные адреса загружаются в соответствующие регистры.
В процессе работы программы все формируемые ею адреса контролируются а< Адр< b.
При выходе программы за отведенные ей границы работа программы прерывается.
Слайд 10
Мультипрограммирование с переменными разделами
(MVT-multiprogramming with a variable
number of tasks)
предполагает разделение памяти на разделы и
использование загрузочных модулей в перемещаемых адресах, однако границы разделов не фиксируются.
В начальной фазе отсутствует фрагментация, связанная с тем, что размер очередного процесса меньше размера, занимаемого этим процессом раздела. На этой фазе причиной фрагментации является несоответствие размера очередного процесса и оставшегося участка памяти. По мере завершения работы программы освобождаются отдельные разделы. В том случае, когда освобождаются смежные разделы, границы между ними удаляются и разделы объединяются.
За счет объединения и слияния смежных разделов образуются большие фрагменты, в которых можно разместить большие программы из очереди. Таким образом, на фазе повторного размещения действуют те же причины фрагментации, что и для метода MFT.
Слайд 11
Мультипрограммирование с переменными разделами и уплотнением памяти
может создаться
ситуация, когда в памяти образуется множество малых фрагментов, каждый
из которых мал для процесса, а в сумме – превышает размер процесса.
Уплотнением памяти называется перемещение всех занятых разделов по адресному пространству памяти таким образом, чтобы свободный фрагмент занимал одну связную область.
Слайд 12
Мультипрограммирование с переменными разделами и уплотнением памяти
На практике
реализация уплотнения памяти сопряжена с усложнением ОС и обладает
следующими недостатками:
В тех случаях, когда мультипрограммная смесь неоднородна по отношению к размерам программ, возникает необходимость в частом уплотнении, что расходует ресурс процессорного времени и компенсирует экономию ресурса памяти
Во время уплотнения все прикладные программы переводятся в состояние ожидания, что приводит к невозможности выполнения программ в реальном времени.
