Вопрос 21. Страничная организация виртуальной памяти. Сегментная организация виртуальной памяти. Сегментно-страничная организация виртуальной памяти.

Для большинства типичных применений выч. машины характерна ситуация, когда размещение всей программы в ОП невозможно из-за ее большого размера. В этом, однако, и нет принципиальной необходимости, поскольку в каждый момент времени «внимание» машины концентрируется на определенных сравнительно небольших участках программы. Таким образом, в ОП достаточно хранить только используемые в данный период части программ, а остальные части могут располагаться на внешних ЗУ (ВЗУ). Сложность подобного подхода в том, что процессы обращения к ОП и ВЗУ существенно различаются, и это усложняет задачу программиста. Выходом из такой ситуации было появление виртуализации памяти, под которой понимается метод автоматического управления иерархической памятью, при котором программисту кажется, что он имеет дело с единой памятью большой емкости и высокого быстродействия. Эту память называют виртуальной (кажущейся) памятью.

Программа пишется в виртуальных адресах, но поскольку для её выполнения нужно, чтобы обрабатываемые команды и данные находились в ОП, требуется, чтобы каждому виртуальному адресу соответствовал физический. Таким образом, в процессе вычислений необходимо отобразить виртуальное пространство на физическое, после чего преобразовать виртуальный адрес в физический.

Механизм виртуализации адресного пространства позволяет:

• Увеличить объем адресуемой памяти.

• Использовать физическую память различного объема.

• Возложить на аппаратную составляющую механизмы доступа к ВЗУ

• Сгладить разрыв в производительности ОП и ВЗУ.

• Ускоряет доступ к данным по последовательным адресам.

• Способствует реализации защиты памяти.

Виртуальные системы строятся по трем принципам:

• Системы с блоками различного размера (сегментная организация).

• Системы с блоками одинакового размера (страничная организация).

• Смешанные системы (сегментно-страничная организация).

Страничная организация.

1. Программа отображается в память равными блоками – страницами. Преобразование логического адреса в физический осуществляется с помощью таблицы страниц.

2. Преобразование логического адреса в физический реализуется в устройстве управления памятью (Memory Manage Unit), который определяет, находится ли страница в физической памяти (попадение).

Схема страничного преобразования.

V - признак присутствия страницы в физ. памяти. R - признак использования страницы. M - признак модификации. A - признак права доступа.

Сегментная организация.

П рограмма отображается в память блоками различного размера – сегментами. Преобразование логического адреса в физический осуществляется с помощью таблицы сегментов.