2. Виртуальная память. Страничная организация памяти. Рабочее множество, политика замещения страниц (методы lru и fifo). Размер страниц и фрагментация. Сегментация.

Виртуальная память.

Виртуальная память представляет собой фактически несколько адресных пространств, каждое из которых равно по размеру оперативной памяти. В дальнейшем оперативная и виртуальная память были разбиты на более мелкие элементы, которые называются страницами памяти. Страницы при необходимости загружаются в оперативную и кэш памяти – это страничная организация памяти.

Реальные адреса в оперативной памяти – реальное физическое адресное пространство, адреса в виртуальной памяти – виртуальное адресное пространство.

Управляет виртуальной памятью – контроллер виртуальной памяти.

Если программа обращается к странице, которой нет в оперативной памяти, происходит ошибка из-за отсутствия страницы. Затем ОС считывает нужную страницу из виртуальной памяти и помещает в оперативную. Этот метод называется вызовом страниц по требованию. Всегда существует некоторое количество страниц, обращение к которым происходит чаще всего. Вот этот набор называется рабочим множеством.

LRU (Least Recently Used — алго­ритм удаления наиболее давно использовавшихся элементов).

FIFO (First-in First-out — первым поступил, первым выводится). FIFO удаляет ту страницу, которая раньше всех загружалась.

Внутренняя фрагментация – это когда страница не заполнена до конца и оставшееся место не может быть использовано.

Сегментация

Современные ОС под каждую программу создают свое виртуальное адресное пространство – оно включает в себя несколько таблиц используемых программой для работы размеры каждой таблицы могут динамически изменяться, а следовательно адресное пространство является динамическим, такая архитектура называется сегментацией. И один сегмент может одновременно использоваться несколькими программами.

Билет № 16

1. Иерархическая структура памяти. Бит. Системы счисления.

Память – часть компьютера, где хранятся программы и данные.

В ремя доступа – время, которое необходимо процессору, чтобы получить доступ к данным, хранящимся в памяти.

Двигаясь вниз по модели уменьшается стоимость памяти.

Бит – основная единица памяти (двоичный разряд). Современные ЭВМ используют: двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную системы.

Системы счисления.

- совокупность приемов наименования и записи чисел. Все системы счисления делятся на позиционные и непозиционные.

Позиционные – где значение цифры зависит от её позиции в числе.

Непозиционные – римская система.

X=a_n-1*K^n-1 + a_n-2*K^n-2 + … + a₀*K⁰ 332 = 3*10² + 3*10¹ + 2*10⁰

N – кол-во знаков в числе

K – основание системы счисления (10, 2, 8, 16)

A – коэффициент

2. Виртуальные команды ввода-вывода. Файлы. Реализация виртуальных команд ввода вывода на примере различных файловых систем (рассмотреть один способ).

Один из способов организации виртуального ввода-вывода — использование абстракции под названием файл. Файл состоит из последовательности байтов, записанных на устройство ввода-вывода. Файлы имеют разную длину и обладают разными свойствами. Эта абстракция позволяет легко органи­зовать виртуальный ввод-вывод.

Ввод-вывод файла осуществляется с помощью сис­темных вызовов для открытия, чтения, записи и закрытия файлов. Перед тем как считывать файл, его нужно открыть. Процесс открытия файла позволяет операци­онной системе найти файл на диске и передать в память информацию, необходи­мую для доступа к этому файлу.

После открытия файла его можно считывать. Системный вызов для считыва­ния должен иметь как минимум следующие параметры:

1. Указание, какой именно открытый файл нужно считывать.

2. Указатель на буфер в памяти, в который нужно поместить данные.

3. Число считываемых байтов.

Данный системный вызов помещает требующиеся данные в буфер. Обычно он возвращает число считанных байтов.

Альтернативный метод нахождения блоков файла — организовать файл в виде связного списка. Каждый единичный блок содержит адрес следующего единично­го блока. Для реализации этой схемы нужно в основной памяти иметь таблицу со всеми последующими адресами. Например, для диска с 64 К блоками операционная система может иметь в памяти таблицу из 64 К элементов, в каждом из которых дается индекс следующего единичного блока (FAT).

Билет № 17