The design of the UNIX Operating System 40 страница
8. Лекция: Организация памяти компьютера. Простейшие схемы управления памятью
В настоящей лекции рассматриваются простейшие способы управления памятью в ОС. Физическая па-мять компьютера имеет иерархическую структуру. Программа представляет собой набор сегментов в ло-гическом адресном пространстве. ОС осуществляет связывание логических и физических адресных про-странств.
Введение
Главная задача компьютерной системы – выполнять программы. Программы вместе с данными, к кото-рым они имеют доступ, в процессе выполнения должны (по крайней мере частично) находиться в опера-тивной памяти. Операционной системе приходится решать задачу распределения памяти между пользо-вательскими процессами и компонентами ОС. Эта деятельность называется управлением памятью. Таким образом, память (storage, memory) является важнейшим ресурсом, требующим тщательного управления. В недавнем прошлом память была самым дорогим ресурсом.
|
|
|
|
|
|
Часть ОС, которая отвечает за управление памятью, называется менеджером памяти.
Физическая организация памяти компьютера
Запоминающие устройства компьютера разделяют, как минимум, на два уровня: основную (главную, оперативную, физическую) и вторичную (внешнюю) память.
|
|
|
Основная память представляет собой упорядоченный массив однобайтовых ячеек , каждая из которых имеет свой уникальный адрес ( номер). Процессор извлекает команду из основной памяти, декодирует и выполняет ее. Для выполнения команды могут потребоваться обращения еще к нескольким ячейкам ос-новной памяти. Обычно основная память изготавливается с применением полупроводниковых техноло-гий и теряет свое содержимое при отключении питания.
|
|
|
Вторичную память (это главным образом диски) также можно рассматривать как одномерное линейное адресное пространство, состоящее из последовательности байтов. В отличие от оперативной памяти, она является энергонезависимой, имеет существенно большую емкость и используется в качестве расшире-ния основной памяти.
Эту схему можно дополнить еще несколькими промежуточными уровнями, как показано на рис. 8.1. Раз-новидности памяти могут быть объединены в иерархию по убыванию времени доступа, возрастанию це-ны и увеличению емкости.
| Основы операционных систем | 72 |
Рис. 8.1. Иерархия памяти
Многоуровневую схему используют следующим образом. Информация, которая находится в памяти верхнего уровня , обычно хранится также на уровнях с большими номерами. Если процессор не обнару-живает нужную информацию на i-м уровне, он начинает искать ее на следующих уровнях. Когда нужная информация найдена, она переносится в более быстрые уровни.
Локальность
Оказывается, при таком способе организации по мере снижения скорости доступа к уровню памяти сни-жается также и частота обращений к нему.
Ключевую роль здесь играет свойство реальных программ, в течение ограниченного отрезка времени способных работать с небольшим набором адресов памяти. Это эмпирически наблюдаемое свойство из-вестно как принцип локальности или локализации обращений.
Свойство локальности (соседние в пространстве и времени объекты характеризуются похожими свойст-вами) присуще не только функционированию ОС, но и природе вообще. В случае ОС свойство локально-сти объяснимо, если учесть, как пишутся программы и как хранятся данные, то есть обычно в течение какого-то отрезка времени ограниченный фрагмент кода работает с ограниченным набором данных. Эту часть кода и данных удается разместить в памяти с быстрым доступом . В результате реальное время дос-тупа к памяти определяется временем доступа к верхним уровням, что и обусловливает эффективность использования иерархической схемы. Надо сказать, что описываемая организация вычислительной сис-темы во многом имитирует деятельность человеческого мозга при переработке информации . Действи-тельно, решая конкретную проблему, человек работает с небольшим объемом информации, храня не от-носящиеся к делу сведения в своей памяти или во внешней памяти (например, в книгах).
Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 94; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!