11 Организация адресного пространства. Виртуальная память

ОС различают физическую (реально существующую) оперативную память и логическую. ОС расширяет логическую панять процесса за пределы физической памяти. Процесс расширения логической памяти за физическую называют виртуальной организацией памяти, а саму память — виртуальной память.

Так говорят, что виртуальное адресное пространство процессора для 32-битных процессоров 2^32, или 4 Гбайт, независимо от фактического размера физической памяти. Механизмы виртуальной памяти — одна из важнейших составляющих современной ОС. Управление памятью включает в себя следующие основные функции:

— отображение логического адреса в физический;

— распределение логической памяти между отдельными процессами;

— защита процессов друг от друга;

— расширение логического адресного пространства за пределы физического.

В общем случае механизмы виртуальной памяти позволяют эмулировать обращение к определенной ячейке памяти. Эммуляция может осуществляться разными способами. Наиболее часто используется способ, при котором выполняется отображение этой «виртуальной» ячейки памяти на какую-либо физически существующую ячейку памяти. Необходимость в использованиивиртуальной памяти проявляется в многозадачной ОС наиболее полно.

12 Сегментный способ адресации в Windows Сегментная адресация памяти — схема логической адресации памяти компьютера в архитектуре x86. Линейный адрес конкретной ячейки памяти, который в некоторых режимах работы процессора будет совпадать с физическим адресом, делится на две части: сегмент и смещение. Сегментом называется условно выделенная область адресного пространства определённого размера, а смещением — адрес ячейки памяти относительно начала сегмента. Базой сегмента называется линейный адрес (адрес относительно всего объёма памяти), который указывает на начало сегмента в адресном пространстве. В результате получается сегментный (логический) адрес, который соответствует линейному адресу база сегмента+смещение и который выставляется процессором на шину адреса.

13 Страничная организация памяти в Windows

Все адресное пространство предоставленное процессором разбивается на отрезки одинаковой длины и объема – страницы. Т.к. стр. много то для хранения информации необходима соответсвующая таблица страниц, кот устанавливает соответствие между вирт. адресом и реальным адресом страницы.

Одноуровневая стр. организция

Страничная виртуальная память состоит из блоков фиксированного размера, называемых страницами. Размер страниц обычно составляет от 512 байтов до 4К. Например, в процессоре Intel размер страницы равен 4К. При фиксированном размере блока проще реализуются стратегии размещения страниц в памяти.

Строка таблицы страниц обычно содержит следующие данные: бит присутствия страницы, бит модификации страницы, права доступа к странице, адрес в физической памяти, если страница загружена, адрес во внешней памяти, если страница не загружена. Таблица страниц загружается вместе с задачей и хранится в оперативной памяти. Для ускорения доступа часть строк таблицы, к которым обращения происходят наиболее часто, хранятся в кэш-памяти. Обращение к таблице в оперативной памяти происходит только при неудачном поиске строки в кэш-памяти. В этом случае кэш-память обновляется новой страницей.

Двухуровневая стр. организация

Для каждой задачи или для каждого приложения исп. Каталог страниц Page Directory (PD) и таблица страниц Page Table(Pt).Адрес разделяется на 3 состовляющие А2,А1,А0.

А0 определяет значение смещения внутри таблицы. А1 определяет номер строки в таблице страниц РТ. А2 определяет номер строки в каталоге страниц PD.

Трехуровневая стр. организация

Адрес разделяется на 4 компонента А3,А2,А1,А0. При трехуровневой стр. организации могут быь использованы стр. размером до 2мб. А3 определяет таблицу каталогов и определяет 1-4 каталогов.