лекция. Сегментная_и_страничная_организация_памяти. Сегментная и страничная организация памяти таблица
 Скачать 15.6 Kb.
|
|
Сегментная и страничная организация памяти таблица Страничный способ организации памяти Сегментная, страничная и сегментно-страничная организация памяти Сегментный способ организации памяти Первым среди разрывных методов распределения памяти был сегментный. Естественным способом разбиения программы на части является разбиение её на логические элементы – т.н. сегменты. Каждый программный модуль может быть воспринят как отдельный сегмент. Логически обращение к элементам программы в этом случае будет выглядеть как указание имени сегмента и смещения относительно начала этого сегмента. Физически имя (или порядковый номер) сегмента будет соответствовать некоторому адресу, с которого этот сегмент начинается при его размещении в памяти, и смещение должно прибавляться к этому базовому адресу. Преобразование имени сегмента в его порядковый номер осуществляет система программирования. ОС размещает сегменты в память и для каждого сегмента получает информацию о его начале. Каждый сегмент, помещаемый в память, имеет соответствующую информационную структуру, называемую дескриптором сегмента. Для любого исполняемого процесса ОС строит таблицу дескрипторов сегментов и с помощью бита присутствия отмечает для каждого сегмента его текущее местоположение. В дескрипторе сегмента, помимо указания его адреса, длины и бита присутствия, содержатся, как правило, данные о его типе (сегмент кода или данных), правах доступа (можно ли модифицировать, предоставлять другой задаче), отметка об обращениях к данному сегменту (как часто, давно или нет он использовался). Достоинства сегментного метода: · программу можно загружать не целиком, а по мере необходимости; · некоторые программные модули могут быть разделяемыми – они являются сегментами, и к ним достаточно легко можно организовать доступ посредством помещения в дескрипторы сегментов указателей на такие разделяемые сегменты. Недостатки сегментного метода: · замедление доступа к требуемой ячейке памяти; · потери памяти и процессорного времени на размещение и обработку дескрипторных таблиц; · фрагментация памяти – в силу того, что размер сегмента может быть различным, после завершении работы одних сегментов и загрузки новых (очень маловероятно, что точно такого же размера) неизбежно возникновение свободных малых участков памяти. В качестве примера операционной системы, применяющей сегментное преобразование памяти, можно назвать OS/2. В основу страничного преобразования положено разбиение всей памяти на страницы. Страницы, в отличие от сегментов, имеют фиксированную длину, обычно являющуюся степенью числа 2, и не могут перекрываться. Страницы в физической памяти называются физическими страницами, а страницы в виртуальной памяти – виртуальными страницами. Адрес при страничной организации представляет собой упорядоченную пару, состоящую из номера страницы и смещения. Страничное преобразование заключается в замене номера виртуальной страницы на номер физической. Каждой виртуальной странице ставится в соответствие физическая, т.е. страничное преобразование – это отображение физических страниц в виртуальные. Для этого отображения существует таблица дескрипторов страниц. Отличие от таблицы дескрипторов сегментов состоит в том, что здесь не требуется поле длины. Поскольку размер страницы – величина фиксированная, то существует проблема его правильного выбора. Чем больше размер страницы, тем меньше будет размер структуры данных, обслуживающих преобразование адресов, но и тем больше будут потери, связанные с тем, что память можно выделять только постранично (возникает фрагментация). На некоторых архитектурах размер страниц задан аппаратно, например, на Intel – это 4 Кбайт, на DEC PDP-11 – 8 Кбайт, а на других архитектурах, таких, как Motorola 68030, размер страниц задается программно. Важными характеристиками архитектуры процессора являются размеры физического и виртуального адресных пространств, определяющих соответственно ограничение на размер физической памяти и пределы, в которых может меняться виртуальный адрес. Размеры адресных пространств обычно определяются разрядностью архитектуры процессора. Самыми распространёнными сейчас являются 32-разрядные процессоры, позволяющие создавать виртуальные адресные пространства размером 2 32 байт (4 Гбайта). Страничное преобразование представляет собой совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих механизмы виртуальной памяти, свопинга и реализацию других алгоритмов управления памятью. Основным достоинством страничного способа распределения памяти является минимально возможная фрагментация. Недостатки страничного преобразования: · как и при сегментном методе, потери памяти и процессорного времени на размещение и обработку дескрипторных таблиц; · программы разбиваются на страницы случайно, без учёта логических взаимосвязей, имеющихся в коде, следовательно, межстраничные переходы осуществляются чаще, чем межсегментные. Вследствие этого труднее организовать разделение программных модулей между выполняющимися процессами. |