Bài giảng Hệ thống máy tính: Chương 7 Quản lý bộ nhớ, cung cấp cho người học những kiến thức như: Memory Management; Virtual Memory. Mời các bạn cùng tham khảo!
Chap7: QUẢN LÝ BỘ NHỚ (memory management) GV: TS Trần Thị Minh Khoa (part3 WilliamStalling+Silberschatz)(4t) Memory Management 1 Memory Hierarchical Memory Management Requirements Memory Partitioning Paging //Segmentation Virtual Memory 2 Hardware and Control Structures OS Software Window Memory Management Linux Memory Management Memory Hierarchical (1) Memory Cache Registers Cache?? - Fast access - Reduce Memory Hierarchical (2) Memory Cache Registers Câu hỏi: Phải làm ta muốn thực thi chương trình mà yêu cầu nhớ lớn nhớ ta có sẳn? Memory Management Requirements Relocation Protection Sharing Logical organization Physical organization Memory Management Requirements Relocation Protection Sharing Logical organization Physical organization Memory Management Requirements Relocation (more…SWAPPING) Protection Sharing Logical organization Physical organization Memory Management Requirements Relocation Protection Sharing Logical organization Physical organization Mỗi tiến trình cần bảo vệ chống lại can thiệp tiến trình khác Do đó, tiến trình khác không can thiệp vào vùng nhớ mà tiến trình đọc ghi mà khơng cos cho phép Memory Management Requirements Relocation Protection (more…) Sharing Logical organization Physical organization Memory Management Requirements Relocation Protection Sharing Logical organization Physical organization Bất kì chế bảo vệ phải nên linh động cho số tiến trình truy cập vào một phần vùng nhớ Các tiến trình hợp tác số nhiệm vụ phải truy cập vào cấu trúc liệu Hệ thống quản lý nhớ kiểm sốt cho phép tiến trình truy cập chia sẻ vùng nhớ Tập trang thường trú (working set) Một tiến trình nên nạp trang lên nhớ ? Số lượng trang thường trú cố định thay đổi Miền thay cục hay toàn cục Lược đồ hay sử dụng: Thay trang toàn cục: đơn giản – kích thước tập trang thường trú tiến trình thay đổi lẫn thay trang Thay trang cục bộ: phức tạp – kích thước tập trang thường trú phải thay đổi xung quanh giá trị kích thước tập trang thường trú tiến trình (working set size) Working Set Là tập trang sử dụng khoảng thời gian gần Kích thước working set thay đổi suốt trình thực thi tiến trình Nếu số lượng trang cấp nhiều working set số lỗi trang nhỏ Chỉ điều phối cho tiến trình mà nhớ đủ để nạp working set Làm để xác định/(xấp xỉ) kích thước working set? Working-Set working-set window số trang gọi Ví dụ: = 10,000 lệnh WSSi (working set tiến trình Pi) = tổng số trang gọi khoảng tgian vừa rồi(có thể thay đổi) if q nhỏ khơng đủ chứa tập trang thường trú if q lớn chứa nhiều tập trang thường trú if = chứa tập trang tồn chương trình D = WSSi tổng trang yêu cầu if D > m Trì trệ (Thrashing) Chính sách if D > m, dừng tiến trình Lưu vết Working Set Xấp xỉ khoảng thời gian + dùng reference bit Ví dụ: = 10,000 Đồng hồ ngắt sau 5000 đơn vị Dùng reference bít cho trang Mỗi lần đồng hồ ngắt, lưu lại gán lại giá trị cho reference bit Nếu bit = trang working set Tại khơng thật xác? Cải tiến = dùng 10 bits ngắt 1000 đơn vị Biểu đồ tần suất lỗi trang Xác định tầng suất lỗi trang chấp nhận Nếu tỉ lệ lỗi trang nhỏ, tiến trình bỏ bớt frame Nếu tỉ lệ lỗi trang cao, tiến trình cấp thêm frame Tầng suất lỗi trang Một đếm cho trang để đếm “thời gian” lỗi trang(“thời gian” = số lần trang truy cập) Định nghĩa ngưỡng cho biến “thời gian” Nếu thời gian lỗi trang nhỏ ngưỡng trên, trang thêm vào tập thường trú Và cần ngưỡng để giảm bớt khung trang tiến trình Linux Memory Management khía cạnh: Process virtual memory Kernel memory allocation Linux Memory Addressing 3-level page table structure Page directory: tiến trình hoạt động (active process) có kích thước page, entry page directory trỏ tới page page middle directory Page directory phải lưu BNC cho tiến trình hoạt động Page middle directory: multiple pages, entry Page middle directory trỏ tới page page table Page table: multiple pages, entry page table tương ứng với trang ảo tiến trình Page replacement algorithm Kernel memory allocation Windows Mem Management Quản lý cách cấp phát nhớ thi hành bảng trang Quản lý nhớ thiết kế để thực thi nhiều platforms sử dụng bảng trang kích thước từ 4Kbytes tới 64Kbytes Windows virtual address map Default virtual address space seen by a normal 32-bit user process It consists of four regions: 0x00000000 to 0x0000FFFF 0x00010000 to 0x7FFEFFFF 0x7FFF0000 to 0x7FFFFFFF 0x80000000 to 0xFFFFFFFF Windows paging states: Available: addresses not currently used by this process Reserved: addresses that the virtual memory manager has set aside for a process so they cannot be allocated to another use (e.g., saving contiguous space for a stack to grow) Commited: addresses that the virtual memory manager has initialized for use by the process to access virtual memory pages These pages can reside either on disk or in physical memory When on disk they can be either kept in files (mapped pages) or occupy space in the paging file (i.e., the disk file to which it writes pages when removing them from main memory) Trình bày cách thức quản lý nhớ HĐH Windows Linux ... 1024 + 618 = 471 4 3 671 Xác định p? d? 3 671 div 1024 = => p =3 3 671 mod 1024 = 599 =>d = 599 Xác định f ? F = Xác định địa vật lý ? 3 671 => * 1024 + 599 = 674 3 Paging (7) NHẬN XÉT MƠ... P4 Kích thước tương ứng tiến trình là: 212 KB, 4 17 KB, 112 KB, 426 KB Hãy cấp phát nhớ cho tiến trình theo thuật tốn First-fit, Best-fit, Worst-fit Memory Partitioning Dynamic Partitioning 2... logic (máy 32-bit kích thước trang 4K) chia thành: Page number: 20 bits Page offset: 12 bits Vì bảng trang lại phân trang, page number lại chia thành: 10-bit: page number 10-bit: page