32. Управление памятью: Управление резидентным множеством. (Лекция 7)

Стратегии – способы управления резидентными множествами.

Стратегия выборки – определение момента передачи страница в ОЗУ: в момент обращения к ней (on demand) или предварительно (prepaging).

Стратегия размещения – управление физической памятью с учетом неоднородности доступа.

Стратегия замещения – выбор выгружаемых из ОЗУ страниц.

Управление резидентным множеством – определение размера резидентного множества.

Резидентное множество процесса – часть процесса, располагающаяся в некоторые момент времени в основной памяти.

Схема управления резидентным множеством – переменное распределение с локальной областью видимости. При первой активации процесса ему в качестве рабочего множества передается некоторое количество кадров основной памяти. Когда процесс обращается к странице, отсутствующей в основной памяти, одна из резидентных страниц этого процесса выгружается и на ее место загружается требующаяся страница. Рабочие множества активных процессов настраиваются во время с использованием следующих соглашений:

При большом размере основной памяти диспетчер виртуальной памяти позволяет расти резидентным множествам активных процессов. Для этого при генерации прерывания из-за отсутствия страницы новая страница загружается в память, но старая при этом не выгружается.

При малом размере основной памяти диспетчер виртуальной памяти возвращает память системе, удаляя давно не использовавшиеся страницы из рабочих множеств активных процессов, снижая тем самым их размеры.

33. Принципы организации ввода-вывода. Компоненты ядра Windows, относящиеся к вводу-выводу. (Лекция 8)

Передача информации с периферийного устройства в ядро ЭВМ называется операцией ввода, а передача из ядра ЭВМ в периферийное устройство - операцией вывода. Процессор, память и многочисленные внешние устройства связаны большим количеством электрических соединений – линий, которые в совокупности принято называть локальной магистралью компьютера. Внутри локальной магистрали линии, служащие для передачи сходных сигналов и предназначенные для выполнения сходных функций, принято группировать в шины. При этом понятие шины включает в себя не только набор проводников, но и набор жестко заданных протоколов, определяющий перечень сообщений, который может быть передан с помощью электрических сигналов по этим проводникам. В современных компьютерах выделяют как минимум три шины: шину данных, состоящую из линий данных и служащую для передачи информации между процессором и памятью, процессором и устройствами ввода-вывода, памятью и внешними устройствами; адресную шину, состоящую из линий адреса и служащую для задания адреса ячейки памяти или указания устройства ввода-вывода, участвующих в обмене информацией; шину управления, состоящую из линий управления локальной магистралью и линий ее состояния, определяющих поведение локальной магистрали. В некоторых архитектурных решениях линии состояния выносятся из этой шины в отдельную шину состояния. Количество линий, входящих в состав шины, принято называть разрядностью (шириной) этой шины.

Интерфейс ввода-вывода требует управления процессором каждого устройства. Интерфейс должен иметь соответствующую логику для интерпретации адреса устройства, генерируемого процессором.

Цели системы ввода-вывода : Независимость (универсальность) – обеспечение единообразного доступа к возможностям устройств без предварительного указания точного типа устройства. Эффективность – минимизация издержек, связанных с работой системных механизмов; сокращение потерь времени из-за захвата ресурсов.

Принципы проектирования: Единообразие именования – для доступа к устройствам на верхнем уровне применяются символьные имена, общие для файлов/объектов. Иерархичность и примитивность – части единого процесса управления делегируются различным компонентам, реализующим часть функций. Низкоуровневые модули работают непосредственно с аппаратурой. Функциональная полнота – модули должны пытаться устранить ошибочные («проблемные») состояния обмена данными самостоятельно, уменьшая число передач управления «верхним» модулям.

Компоненты ядра Windows, относящиеся к вводу-выводу

Базовая подсистема ввода-вывода – осуществляет управление устройствами без учета специфики отдельных моделей, предоставляет механизмы ускорения ввода-вывода

Драйвер – модуль с единообразным интерфейсом, управляющий устройством, контроллером или другими драйверами с учетом специфики конкретного устройства

Возможны одноуровневая модель драйвера, двухуровневая и иерархическая. Реентерабельность драйвера – возможность обрабатывать дополнительные вызовы до окончания уже начатых.