Задача замещения памяти

При реализации виртуальной оперативной памяти основная цель – это увеличить системную эффективную мощность ВС. В итоге, эффективность использования ВС определяется степенью мультипрограммирования или степень эффективности параллельного развития процессов.

Степень мультипрограммирования – это усредненное количество одновременно развивающихся процессов в системе, которое является потребителями виртуальной оперативной памяти.

Эффективное решение каждой из рассмотренной раньше задач способствует в целом эффективность всей системы. При этом существуют дополнительные факторы (параметры) эффективности, которые для конкретного константного поток процессов могут обеспечить (в конечно итоге) либо высокую эффективность, либо крайне низкую производительность.

Существуют две группы факторов:

· Обычные технические характеристики: производительность ЦП, количество процессоров, количество ядер; количество и тип внешних запоминающих устройств, с помощью которых реализуется архивная среда хранения. Относится и размер ОП и её организация; скорость передачи информации (скорость обращения с ОП, к внешним запоминающим устройствам).

· Структурно-логическая характеристика процессов и программ: принятый способ структуризации программного обеспечения данных, объёмы различных структурных единиц, количество активизированных процессов, интенсивность операций вводы/вывода (обращения к внешних устройств).

Наиболее важен учёт этих факторов при решении задачи замещения. Одной из особенности РЗЗ является то, что необходимо учитывать не один ресурс, как в предыдущих задачах, а несколько взаимосвязанных ресурсов (непосредственно или через процессы). ЗЗ решается в специальных компонентах СПО, которые можно назвать системой обработки данных. Включает в себя системно-программные элементы.

Вся совокупность ресурсов управления используется для поддержания наиболее ванных ресурсов виртуальной оперативной памяти. При решении этой задачи рассматривается процесс влияния прикладных программ на распределения системных ресурсов, которые могут вступать в некоторых конфликт с системными ресурсами. Системные ресурсы обладают более большим приоритетом, поэтому выполняются быстрее, чем прикладные. Поэтому в любой ОС определяется и обосновывается некоторая согласованная загрузка ресурсов для системных и прикладных процессов.

При разработке программных средств, которые реализуют виртуальную ОП, учитывается основной «конфликт» между потребностями процессов ОП и ограниченными размерами физической ОП.

По мере развития совокупности процессов эпизодически возникает ситуация, когда ресурс физической оперативной памяти будет полностью исчерпан. При возникновении данной ситуации необходимо активному процессу выделить требуемую память (сегмент, одна страница, несколько страниц). Именно в этой ситуации наступает момент, когда требуется непосредственное решение задачи замещения.

Контроль за принадлежностью команд и данных страницам или сегментам, находящимся в ОП и архивной среде, осуществляется с помощью системных программных средств (для пользовательских приложений контроль осуществляется автоматически). Точно так же автоматически определяется наличие/отсутствие требуемой в ФОП. Если адресуемая команда принадлежит странице/сегменту, которая не находится в данный момент в ФОП, то возникает ошибка страниц или страничное прерывание.

Необходимо перевести страницу в состав физ.оп. Если в составе физ.оп существуют свободные незанятые страницы или сегменты, то решается только задача размещения. Если нет свободных страниц, сегментов возникает ситуация когда необходимо решение задачи перемещения информации: Выбор одной из страниц в составе занятой оп и перенос страницы в архивную среду хранения. Существуют различные стратегии выбора страниц для решения задач перемещения, замещения:

Стратегии выбора страниц для перемещения

1) Если некоторому процессу в активном состоянии требуется страница из архивной среды, то развитие этого процесса приостанавливается и управление передается следующему процессу, который находится в состоянии готовности. Рис.1. потребовалась страница процессу 3 –ую передается управление 1-ому или 2-ому процессу. Если не завершит работу – стратегия ломается. При этом могут применяться различные правила: страницы, которые относятся к приостановленному процессу не подвергаются никаким воздействиям; вместе с приостановкой процесса содержимое страниц переносится в архивную среду хранения, освобождает место в оп. общий недостаток: процесс который потребовал новую страницу в следствии его приостановки оказался в самом непривилегированном положении. При данной стратегии может возникать ситуация такая, что вся система в целом может приостановить свою работу – тупиковая ситуация: есть три процесса – одному потребовалась – остановился, второй потребует – остановится, третий – остановится. Все процессы стоят, система зависает, работать невозможно. Рис.2.

2) На практике в современных ос используются другие стратегии замещения. При возникновении страничного прерывания в архивную среду хранения переносятся одна из страниц физ.оп. При этом данная страница может принадлежать как активному процессу, так и любому другому процессу, который в данный момент находится в состоянии готовности. Выбор страницы на замещение осуществляется по различным правилам: известный самый – 1 – фифо fifo стратеги. В этом случае замещается страница, кот во времени раньше всех была распределена какому либо процессу. 2 – лифо lifo стратегия – страница была активизирована последней для какого либо процесса. 3 – для замещения выбирается наименее активная страница или сегмент, у которой было меньшее количество обращений за определенное время. 4 – идеальная стратегия замещения – согласно ей существует некоторый алгоритм, который позволяет выбрать для замещения ту страницу, которая ближайшее время не будет получать обращения.

23032012 Лекции не было

06042012 Лекция 3. Раздача заданий на курсовые

20042012 Лекция 4