Курс лекций по дисциплине Операционные системы Часть 1 для студентов очного отделения специальностей 09. 02. 03 Программирование в компьютерных системах
 Скачать 229.5 Kb.
|
Иерархия запоминающих устройств. Принцип кэширования данныхПамять вычислительной машины представляет собой иерархию запоминающих устройств (внутренние регистры процессора, различные типы сверхоперативной и оперативной памяти, диски, ленты), отличающихся средним временем доступа и стоимостью хранения данных в расчете на один бит. Пользователю хотелось бы иметь и недорогую и быструю память. Кэш-память представляет некоторое компромиссное решение этой проблемы.  Рис. Иерархия ЗУ Кэш-память - это способ организации совместного функционирования двух типов запоминающих устройств, отличающихся временем доступа и стоимостью хранения данных, который позволяет уменьшить среднее время доступа к данным за счет динамического копирования в "быстрое" ЗУ наиболее часто используемой информации из "медленного" ЗУ. Кэш-памятью часто называют не только способ организации работы двух типов запоминающих устройств, но и одно из устройств - "быстрое" ЗУ. Оно стоит дороже и, как правило, имеет сравнительно небольшой объем. Важно, что механизм кэш-памяти является прозрачным для пользователя, который не должен сообщать никакой информации об интенсивности использования данных и не должен никак участвовать в перемещении данных из ЗУ одного типа в ЗУ другого типа, все это делается автоматически системными средствами. В системах, оснащенных кэш-памятью, каждый запрос к оперативной памяти выполняется в соответствии со следующим алгоритмом: Просматривается содержимое кэш-памяти с целью определения, не находятся ли нужные данные в кэш-памяти; кэш-память не является адресуемой, поэтому поиск нужных данных осуществляется по содержимому - значению поля "адрес в оперативной памяти", взятому из запроса. Если данные обнаруживаются в кэш-памяти, то они считываются из нее, и результат передается в процессор. Если нужных данных нет, то они вместе со своим адресом копируются из оперативной памяти в кэш-память, и результат выполнения запроса передается в процессор. При копировании данных может оказаться, что в кэш-памяти нет свободного места, тогда выбираются данные, к которым в последний период было меньше всего обращений, для вытеснения из кэш-памяти. Если вытесняемые данные были модифицированы за время нахождения в кэш-памяти, то они переписываются в оперативную память. Если же эти данные не были модифицированы, то их место в кэш-памяти объявляется свободным. На практике в кэш-память считывается не один элемент данных, к которому произошло обращение, а целый блок данных, это увеличивает вероятность так называемого "попадания в кэш", то есть нахождения нужных данных в кэш-памяти. В реальных системах вероятность попадания в кэш составляет примерно 0,9. Высокое значение вероятности нахождения данных в кэш-памяти связано с наличием у данных объективных свойств: пространственной и временной локальности. Пространственная локальность. Если произошло обращение по некоторому адресу, то с высокой степенью вероятности в ближайшее время произойдет обращение к соседним адресам. Временная локальность. Если произошло обращение по некоторому адресу, то следующее обращение по этому же адресу с большой вероятностью произойдет в ближайшее время. Все предыдущие рассуждения справедливы и для других пар запоминающих устройств, например, для оперативной памяти и внешней памяти. В этом случае уменьшается среднее время доступа к данным, расположенным на диске, и роль кэш-памяти выполняет буфер в оперативной памяти. Контрольные вопросыКаковы две главные функции ОС? Что такое многозадачность? Что такое подкачка данных? Перечислите три основных состояния процессов. Какие ресурсы ЭВМ относятся к разделяемым, а какие к неразделяемым? Какое различие между одновременно используемыми ресурсами и ресурсами используемыми попеременно? Что такое вытесняющая и не вытесняющая многозадачность? В какие случаях применяются алгоритмы планирования процессов основанных на квантовании и в каких – основанных на приоритетах? В чем разница между физическим адресом и виртуальным? Какие методы распределения памяти без использования дискового пространства вы знаете? Какие методы распределения памяти с использованием дискового пространства вы знаете? Чем отличается свопинг от остальных методов распределения памяти с использованием дискового пространства? ЛитератураБогумирский Б. Эффективная работа на IBM PC. – Спб.: Питер ком, 1999. Бойс Д., Андерсен К., Арсон А. Расширенное техническое руководствао по Windows NT в двух книгах. – М.: СКПресс, 1998. Брой М. Информатика. Структуры систем и системное программирование: в 4-х ч. Ч.3. – М.: Диалог – МИФИ, 1996. Гузик В.Ф. Организация ЭВМ и систем: Учебное пособие. – Таганрог: изд-во ТРТУ, 1999. Гук М. Аппаратные средства IBM PC. – СПб.: Питер Ком, 1999. Гук М. Процессоры Pentium II, Pentium Pro и просто Pentium.- СПб: Питер Ком, 1999. Дансмур М., Дейвис Г. Операционная система UNIX и программирование на языке СИ. – М.: Радио и связь, 1989. Корнеев В.В. Параллельные вычислительные системы. – М.: «Нолидж», 1999. Рихтер Дж. Windows для профессионалов. – Ь.: Издательский отдел «Русская редакция», 1995. Попов И.И. Партыка Т.Л. Операционные системы, среды и оболочки: Учебное пособие. – М.: ФОРУМ: ИНФРА – М, 2003. – 400 с. Рудометов Е. Аппаратные средства и мультимедиа: Справочник. – Спб.: Питер Ком, 1999. Таненбаум Э. Современные операционные системы. 2-е изд. – Спб.: Питер, 2002. – 1040 с. Финогенов К.Г., Черных В.И. DOS 6. – М.: ABF, 1993. Фролов А,В., Фролов Г.В. Операционная система MS-DOS. – М.: Диалог – МИФИ. Кн.18, 19., 1995. Рецензия на курс лекций по дисциплине «Операционные системы» преподавателя обще-профессиональных дисциплин ГБОУ СПО «АМТ» КК Н.Ю.Акимовой. Курс лекций ориентирован на студентов очной формы обучения по специальностям: 230115 «Программирование в компьютерных системах»; 230111 «Компьютерные сети». В структуру курса (часть 1) входят следующие основные темы: Определение, Ос, задачи и функции Поколения ОС Классификация ОС Ресурсы и их классификация Управление процессами Контекст и дескриптор процесса Алгоритмы планирования процессов Вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования Управление памятью Методы распределения памяти с использование дискового пространства Иерархия запоминающих устройств. Принцип кэширования данных Курс лекций дисциплины «Операционные системы» составлен таким образом, что позволяет студентам изучать теоретический материал на достаточно профессиональном уровне. Содержание учебного материала соответствует требованиям к знаниям, умениям, навыкам по разделам и темам, а применяемые понятия и термины – современному требованию образования. Заключение рецензента: Курс лекций по дисциплине «Операционные системы» преподавателя обще-профессиональных дисциплин ГБОУ СПО «АМТ» КК Н.Ю.Акимовой составлен в соответствии с рабочей программой дисциплины и соответствует современным требованиям, а так же может быть рекомендован для самостоятельного изучения студентами техникума. Рецензент ______________ Председатель ПК, преподаватель общепрофессиональных дисциплин Старкова А.Ю. Рецензия на курс лекций по дисциплине «Операционные системы» преподавателя обще-профессиональных дисциплин ГБОУ СПО «АМТ» КК Н.Ю.Акимовой. Курс лекций ориентирован на студентов очной формы обучения по специальностям: 230115 «Программирование в компьютерных системах»; 230111 «Компьютерные сети». В структуру курса (часть 1) входят следующие основные темы: Определение, Ос, задачи и функции Поколения ОС Классификация ОС Ресурсы и их классификация Управление процессами Контекст и дескриптор процесса Алгоритмы планирования процессов Вытесняющие и невытесняющие алгоритмы планирования Управление памятью Методы распределения памяти с использование дискового пространства Иерархия запоминающих устройств. Принцип кэширования данных Курс лекций дисциплины «Операционные системы» составлен таким образом, что позволяет студентам изучать теоретический материал на достаточно профессиональном уровне. Содержание учебного материала соответствует требованиям к знаниям, умениям, навыкам по разделам и темам, а применяемые понятия и термины – современному требованию образования. Заключение рецензента: Курс лекций по дисциплине «Операционные системы» преподавателя обще-профессиональных дисциплин ГБОУ СПО «АМТ» КК Н.Ю.Акимовой составлен в соответствии с рабочей программой дисциплины и соответствует современным требованиям, а так же может быть рекомендован для самостоятельного изучения студентами техникума. Рецензент ______________ Преподаватель общепрофессиональных дисциплин Яковенко Е.П. |