Логическая организация виртуального пространства

Структура оверлей – первый шаг к структуризации адресного пространства.

Виртуальным является любой ресурс, который пользователям или прикладным программам представляется обладающим свойствами, которыми он реально не обладает.

Виртуальное адресное пространство (ВАП) – некоторая совокупность программно-аппаратных средств, позволяющих создавать и выполнять процессы, реальные размеры которых превышают размер физической ОП.

Аспекты:

1. Задачи, которые решает ВАП

· Размещение данных на запоминающих устройствах различного типа

· Перемещение данных по мере необходимости между оперативной памятью и запоминающим устройством

· Преобразование адресов (из виртуальных в физические и обратно)

2. Системные требования к реализации ВАП

· Увеличение степени использования ОП при параллельном развитии нескольких процессов

· ВАП и ОП должны быть организованы таким образом, чтобы обеспечить минимальное время задержек при обращении к данным

· Обеспечение максимального количества параллельно развивающихся процессов. При этом необходимо обеспечить минимальное количество конфликтных ситуаций

3. Механизм реализации системных требований (которые даны выше)

· Создаются условия для подготовки вызова кванта (порции) информации, вероятность которого в данный момент является наиболее высокой

· Квант, который требуется для вызова, должен быть перемещен в ОП непосредственно перед его использованием

· При реализации виртуальной памяти предусматривается возможность непрерывного переразмещения информации как внутри физической АП, так и в ВАП

· Предполагается возможность размещения больших непрерывных массивов информации в различных областях ОП

Два уровня размещения информации:

1. ОП

2. Внешние запоминающие устройства (архивная среда)

Сегментная схема функционирования виртуальной и оперативной памяти.

Каждый процесс или программа использует собственное адресное пространство. Виртуальный адрес в пределах ВАП определяется двумя характеристиками: S’ – номер или имя сегмента, R- смещение внутри сегмента.

Процесс или программа в ВАП подвергается сегментной структуризации, при этом несколько частей или подпрограмм, которые имеют функциональные связи с другими частями или сегментами. Каждая часть адресуется в пределах соответствующего сегмента. Предполагается, что сегмент не может превышать размера оперативной памяти.

Адресное пространство ОП так же предполагается структурировать сегментами. Исполнение процессов состоит из двух этапов или частей:

1. Размещение процесса в виртуальном адресном пространстве. При этом получается единое адресное пространство для процесса, состоящее из нескольких сегментов. Общее пространство или размер является суммой размеров каждого сегмента. Сегмент погружается в ВОП.

2. Этап исполнения. Во-первых, в физической ОП выделяется непрерывная область, в которую может быть размещена первая исполняемая часть программы. В результате после выделения происходит отображение адресов виртуального сегмента на адреса физического сегмента. Имя сегмента остается прежним, смещение тоже, но вычисляется новый базовый адрес.

Данным механизм функционирования ВП обладает очевидными преимуществами:

1. Данный подход позволяет разрабатывать программные средства на основе модульного и объектно-ориентрованного подхода.

2. Каждый процесс может разрабатывать независимо в собственном адресном пространстве виртуального сегмента.

3. Связывание модулей или сегментов осуществляется динамически в период исполнения.

В целом этот механизм повышает общую производительность ВС и увеличивает степень параллельного исполнения нескольких процессов.