Quản lý bộ nhớ trong hệ điều hành windows

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Website: http://uit.edu.vn BỘ MÔN HỆ ĐIỀU HÀNH TIỂU LUẬN HỆ ĐIỀU HÀNH ĐỀ TÀI QUẢN LÝ BỘ NHỚ TRONG HỆ ĐIỀU HÀNH WINDOWS GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: THS LƯƠNG NGỌC KHÁNH NHÓM SINH VIÊN : NGƠ DUY KHÁNH (09520414) VŨ QUỐC HỒNG (09520411) TRƯƠNG HOÀNG AN (09520460) ĐÀO ANH PHỤNG (09520379) TP HỒ CHÍ MINH 11/2010 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows Mục Lục I Dẫn nhập & Khái niệm: Dẫn Nhập: 2 Các khái niệm: II Hệ thống Windows quản lý logic theo cấu trúc phân trang (paging): Physical Storage: Virtual Address Space: 3 Phân trang (Paging): 4 Windows Page Table Management: Windows Memory Protection: Cấu trúc đa bảng trang: III Quản lý nhớ ảo (bộ nhớ Logic): 10 Bộ nhớ ảo (Virtual Memory): 10 Ánh xạ (dịch) từ nhớ Logic sang nhớ thực: 11 Page Faults 11 3.1 Page Faults gì: 11 3.2 Lý gây Page faults: 12 3.3 Các loại Page Faults khắc phục: 12 Quá trình dịch địa ảo: 14 Kỹ thuật Copy-On-Write: 15 Những thành phần nạp vào RAM: 15 Page file đâu?: 16 IV Quản lý nhớ vật lý: 18 Các trang nhớ RAM chia làm vùng: 18 Cách thức chuyển đổi vùng RAM: 18 Cơ sở liệu khung trang: 19 Tài liệu tham khảo ………………………………………………… ……….… 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows I- Dẫn nhập & Khái niệm: Dẫn Nhập: Chúng ta thấy CPU dùng chung nhiều process.Do kết định thời CPU, cải tiến hiệu suất CPU lẫn tốc độ đáp ứng người dùng.Để thực việc làm tăng hiệu phải lưu giữ vài trình nhớ; tức phải dùng nhớ dùng chung Bộ nhớ trung tâm họat động hệ thống máy tính đại.Bộ nhớ gồm dãy lớn words byte, mà có địa riêng chúng    Quản lý nhớ công việc hệ điều hành với hỗ trợ phần cứng nhằm phân phối, xếp process nhớ cho hiệu Mục tiêu cần đạt nạp nhiều process vào nhớ tốt (gia tăng mức độ đa chương) Trong hầu hết hệ thống, Kernel chiếm mốt phần cố định nhớ, phần lại phân phối cho process Các khái niệm:    Địa luận lý, hay gọi địa ảo (Virtual Address): tất địa xử lý tạo ra.Tập hợp tất địa luận lý tạo nên không gian địa luận lý Địa vật lý, hay gọi địa thực: địa thực tế mà trình quản lý nhớ nhìn thấy thao tác.Tập hợp tất địa vật lý tạo nên không gian địa vật lý Paging & Page File: Paging kỹ thuật sử dụng hệ thống nhớ ảo để đảm bảo liệu cần tồn (available) nhanh tốt Hệ điều hành copy (sao chép) số trang định từ thiết bị lưu trữ vào nhớ Khi chương trình cần trang mà khơng tồn nhớ chính, hệ điều hành copy trang cần thiết vào nhớ copy trang khác vào lại ổ đĩa Page File file ổ cứng, Windows sử dụng làm nhớ ảo để lưu trữ chương trình liệu, nhớ vật lý (RAM) không đủ chỗ chứa H1.Minh họa cho việc sử dụng nhớ ảo tạo Page File LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows II – Hệ thống Windows quản lý logic theo cấu trúc phân trang (paging): Physical Storage: Mức tối đa dung lượng nhớ vật lý hệ thống Windows hỗ trợ khoảng từ 2GB->2TB, tùy thuộc vào phiên Windows Phiên Windows 2000 Professional Windows XP Windows Server 2003 SP2 Datacenter Edition Windows Server 2008 R2 Datacenter Windows Ultimate hệ 32-bit GB GB 128 GB X 4GB hệ 64-bit X 128 GB TB TB 192 GB H2 Bảng so sánh giới hạn nhớ vật lý phiên khác HĐH Windows (X = không hỗ trợ) Không gian địa ảo tiến trình nhỏ lớn tổng dung lượng nhớ vật lý máy tính Tập hợp khơng gian địa ảo tiến trình cư trú nhớ vật lý gọi “working set” (mơ hình Tập làm việc) Virtual Address Space: Mỗi tiến trình người dùng tảng Windows 32-bit cấp phát không gian địa ảo (Virtual Address Space) Gigabytes.Cịn tảng Windows 64-bit, tiến trình người dùng cấp phát không gian địa ảo lên tới Terabytes.Tất tiểu trình tiến trình truy cập vào vùng địa ảo nó, nhiên tiểu trình lại khơng thể truy cập vào vùng địa ảo thuộc tiến trình khác Khơng gian địa ảo tiến trình tập hợp tất địa nhớ ảo mà sử dụng.Các không gian nhớ ảo thiết lập riêng tư (private), tiến trình khác khơng sử dụng đến chưa chia Windows hệ thống 32 bit x86 systems truy xuất (access) Gigabytes nhớ vật lý.Do thực tế bus addr vi xử lý (processor) 32 lines hay 32 bits truy xuất vùng addr từ 0x00000000 đến 0xFFFFFFFF tức có 4GB Gigabytes chia làm hai phần:  0->2 GB dưới: chứa liệu lệnh riêng tiến trình.Vùng hoạt động chế độ user-mode, người dùng thao tác vùng 2GB  2->4 GB trên: chứa thành phần liệu thuộc hệ điều hành, chia sẻ chung cho tiến trình, hoạt động chế độ kernel-mode, vùng hệ điều LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows hành quản lý, người dùng tác động vào vùng (không thể đọc ghi được) H3.Không gian địa ảo cấp phát cho ba tiến trình Windows làm cấp phát vùng addr 4GB cho nhiều processes tổng nhớ truy xuất bị giới hạn 4GB? Để đạt điều này, Windows dùng đặc tính x86 processer (386 trở lên) biết đến “phân trang” (paging).Paging cho phép phần mềm sử dụng địa nhớ (được biết đến logical address: địa luận lý) khác với địa nhớ vật lý (physical memory address).Paging processor chuyển đổi logical address thành physical address cách dễ dàng.Điều cho phép process system có vùng addr logical 4GB nó.Để hiểu điều chi tiết hơn, hảy bắt đầu tìm hiểu cách paging mơi trường làm việc x86 Processer mục Phân trang (Paging): Trong xử lý x86 vùng địa vật lý (physical address space) chia thành pages có kích thước 4KB Vì để đánh địa 4GB nhớ, cần Megabyte (1024x1024) trang (pages) có kích thước 4KB.Bộ vi xử lý dùng lớp cấu trúc để tham chiếu đến Mega pages Chúng ta nghĩ ma trận chiều kích thước 1024x1024 phần tử.Chiều thứ biết đến Page Directory chiều thứ biết Page Table.Vì cần cài đặt Page Directory với 1024 thành phần, thành phần point (trỏ đến) đến Page Table Điều cho phép có 1024 Page LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows Table.Mỗi Page Table lại có 1024 thành phần, thành phần lại trỏ đến 4KB page H4.Paging in x86 Processor Mỗi thành phần Page Directory Entry (PDE) có kích thước bytes trỏ đến Page Table.Tương tự , Page Table Entry (PTE) có kthước bytes trỏ đến physical address (địa vật lý) 4KB page.Để chứa 1024 PDE mà thành phần lại chứa 1024 PTE, cần tổng nhớ 4x1024x1024 bytes, có nghĩa 4MB.Vì chia tịan 4GB vùng addr cho 4KB page, cần 4MB vùng nhớ H5.Address Translation hệ thống phân trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows Không gian địa ảo Windows quản lý theo kiểu phân trang, kích thước trang 4kB = 212 byte; 4GB=220 x 4kB => nhớ ảo chứa 220 trang ảo Mỗi trang ảo nằm trạng thái:  Free: trang chưa dùng để chứa liệu sử dụng tiểu trình tiến trình chứa nó, trang Free khơng đưa vào RAM Tham chiếu đến trang free gây lỗi (Page Fault), lỗi không xử lý  Committed: trang ánh xạ liệu, nằm RAM vùng Paging File (Paging file vùng nhớ tổ chức RAM, cho cảm giác RAM mở rộng dùng để chứa nội dung trang bị đẩy từ RAM).Khi CPU gọi đến trang Committed trang vùng Paging File xuất Page Fault, trang đẩy vào RAM để hoạt động.Còn trang RAM khơng xuất Page Fault  Reserved: trang chưa có nhớ vật lý, đặt trước để chứa liệu code.Khi CPU gọi đến trang xuất Page Fault Trang xử lý để chuyển sang trạng thái committed Ví dụ: Khi tiểu trình sinh ra, cần trang committed thời điểm đặt trước đến 1MB trang reserved liên tiếp cạnh trang committed, để tiểu trình sử dụng sau Hình vẽ sau mơ tả mối quan hệ trạng thái trang: H6.Chuyển đổi trạng thái trang ảo hàm API LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows Windows Page Table Management: Trong Windows, process có Page Directory Page Table Vì Windows cấp 4MB vùng nhớ cho process Khi process cài đặt, thành phần Page Directory chứa physical address (địa vật lý) Page Table Các thành phần Page Table valid (hợp lệ) , invalid (không hợp lệ) Các thành phần valid chứa physical address 4KB page cấp cho process Một thành phần invalid (không hợp lệ) chứa vài bits đặc biệt đánh dấu không hợp lệ thành phần biết Invalid PTEs (Page Table Entry) Khi memory cấp cho process,các thành phần Page Table lắp địa vật lý pages cấp Ở process khơng biết điều địa vật lý sử dụng logical address (địa luận lý) mà Chi tiết việc logical address tương ứng với physical address quản lý chuyển đổi Windows Memory Manager Processor (bộ vi xử lý) Address Page Directory process định vị physical memory tham chiếu đến Page Directory Base address Page Directory Base address chứa ghi đặc biệt CPU CR3 (trên x86) Để chuyển đổi context khác, Windows tải giá trị CR3 để trỏ đến Page Directory base process Với cách process lấy phần phân chia 4GB physical address space (khơng gian địa vật lý) Tất nhiên, tổng dung lượng nhớ cấp thời điểm cho tất process hệ thống khơng thể vượt q số lượng RAM+kích thước pagefile theo lược đồ thảo luận cho phép Windows cấp cho process vùng address logical (hay Virtual: ảo) 4GB Chúng ta gọi vùng địa ảo (Virtual Addres sapce) process có đến range (phạm vi) 4GB address, sử dụng memory cấp cho Nếu process thử truy xuất (access) địa khơng cấp phép, gây access violation (sự vi phạm truy xuất) PTE tương ứng với address trỏ đến giá trị ko hợp lệ (invalid value) Cũng vậy, process ko thể cấp memory nhiều phép system Phương thức tách riêng logical memory từ physical memory có nhiều thuận lợi Một process có vùng address 4GB tuyến tính , lập trình viên ứng dụng ko cịn phải lo lắng segments hồn tồn khơng giống ngày tháng cũ làm việc với DOS Nó cho phép Windows chạy nhiều prosses lúc cho phép chúng dùng physical memory máy tính mà khơng phải lo lắng chúng đè lên vùng address space process khác Một logical address process không trỏ đến physical memory cấp cho process khác (trừ chúng sử dụng phần để shared memory) Vì vậy,một process khơng read hay write vào memory process khác LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows Sự chuyển đổi từ logical address (địa luận lý) sang physical address (địa vật lý) thực vi xử lý Một 32bit logical address chia thành phần hình đây: 10 bits 10 bits 12 bits Vi xử lý loads physical address page directory lưu trữ CR3 Rồi sử dụng 10 bits thấp từ logical address mục Page directory Tạo cho processor page directory entry (PDE) trỏ đến Page Table 10 bits sử dụng mục Page Table Sử dụng 10 bits này, lấy page table entry (hay PTE) trỏ đến 4KB physical page 12 bits thấp sử dụng đánh địa bytes riêng lẻ page Windows Memory Protection: Windows hổ trợ bảo vệ memory cho tất processes mục đích để process truy xuất vùng nhớ process khác Điều đảm bảo họat động nhiều processes lúc cách trôi chảy Windows đảm bảo chế độ bảo vệ cách theo bước sau:  Chỉ đặt physical address memory định vị PTE cho process Điều đảm bảo process bắt access violation thử truy xuất địa mà khơng định vị  Một rouge process (tiến trình thực thi) cố gắng thay đổi page tables để truy xuất physical memory thuộc process khác, điều dẫn đến lỗi trang.Windows bảo vệ khỏi loại công chế cất giữ page tables kernel address space Cấu trúc đa bảng trang: - Windows sử dụng hai cấp bảng trang: bảng trang cấp (PT1-page table 1) bảng trang cấp (PT2-page table 2) để quản lý nhớ nhằm tránh việc quản lý tất bảng trang nhớ lúc, bảng trang kích thước trang ảo 4KB.Mỗi tiến trình có bảng trang cấp 1, 1024 bảng trang cấp - Bảng trang cấp quản lý địa vật lý bảng trang cấp 2.Bảng trang cấp có 1024 mục mục byte (hay 32 bit), quản lý địa vật lý 1024 bảng trang cấp 2.Trong mục, 20 bits đầu dùng chứa địa vật lý bảng trang cấp bảng trang cấp nạp vào RAM; 12 bit cuối chứa thuộc tính bảng trang đó, bit Present/Absent trang RAM, LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows ngược lại gán giá trị Trong trường hợp bảng trang cấp chưa nạp vào RAM 20 bit đầu chứa tồn 0, bit Present/Absent - Bảng trang cấp quản lý địa vật lý trang ảo.Bảng trang cấp có1024 mục, mục byte (hay 32 bit), quản lý địa 1024 trang ảo.Như bảng trang cấp quản lý địa vật lý 4MB trang ảo.Cấu tạo mục PT2 tương tự mục PT1 Tức 20 bits đầu dùng chứa địa vật lý trang ảo 12 bits lại lưu trữ số thuộc tính bảo vệ; bit Present/Absent trang RAM, ngược lại H7.Cấu trúc đa bảng trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows 10 III – Quản lý nhớ ảo (bộ nhớ Logic): Bộ nhớ ảo (Virtual Memory): kỹ thuật cho phép xử lý tiến trình khơng nạp tồn vào nhớ vật lý.Bộ nhớ ảo mơ hình hóa nhớ bảng lưu trữ lớn đồng nhất, tách biệt hẳn khái niệm không gian địa ảo (virtual address space) không gian vật lý (physical space).Một điểm lợi quan trọng chế chương trình chạy lớn hợn nhớ vật lý.Ngồi ra, nhớ ảo phóng đại nhớ thành nhớ luận lý cực lớn hiển thị người dùng.Kỹ thuật giải phóng người lập trình từ việc quan tâm đến giới hạn kích thước nhớ.Bộ nhớ ảo cho phép q trình dễ dàng chia tập tin khơng gian địa chỉ, cung cấp chế hữu cho trình H8.Minh họa nhớ ảo lớn nhớ vật lý LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows 11 Ánh xạ (dịch) từ nhớ Logic sang nhớ thực: H9.CPU làm việc với MMU Bộ phận dịch (MMU).MMU viết tắt Memory Management Unit Để thi hành lệnh đó,CPU gửi địa ảo đến MMU Thơng qua MMU, địa ảo ánh xạ tương ứng với địa vật lý cụ thể gửi tới bus địa Cuối thông qua bus địa để truy cập tới vùng nhớ cụ thể RAM Page Faults 3.1 Page Faults gì: Page faults vấn đề loại phần mềm nay, phần hệ thống phần cứng, chương trình truy cập đến page ánh xạ không gian địa ảo chưa lưu vào nhớ vật lý MMU vi xử lí phần cứng đóng vai trị phát trường hợp xảy Page faults Hệ điều hành xử lý page faults cách: - Tạo page yêu cầu dễ dàng hiểu chúng đặt nơi địa vật lí - Loại bỏ chương trình trường hợp chúng có biểu truy xuất không hợp lệ Trái ngược với tên gọi Page faults, khơng phải loại lỗi thường xuyên cần thiết để gia tăng số lượng nhớ sẵn có để cung cấp cho chương trình hệ điều hình có sử dụng nhớ ảo, bao gồm Microsoft Windows, Mac OS X, Linux, *BSD, Solaris, AIX, and HP-UX LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows 12 z/OS.Một điều đáng lưu ý mà Microsoft dùng thuật ngữ hard fault để định nghĩa page fault 3.2 Lý gây Page faults: a Một lỗi trang xảy xử lý truy cập tới địa mà trang tương ứng với địa khơng đánh dấu cácMMU (đơn vị quản lý nhớ) nạp nhớ Các lỗi phần cứng lỗi phát sinh trường hợp phụ thuộc vào kiến trúc tập lệnh xử lý Với số tập lệnh kiến trúc, lỗi phần cứng câu hỏi tạo điều kiện khác truy cập vào địa trang không tải vào nhớ, điều có nghĩa xử lý cho lỗi phần cứng phải tìm xem có tương ứng với trang lỗi hay không b Một khái niệm có liên quan với Page Fault gọi Protection fault tạo để truy cập trang mà trang tương ứng với địa yêu cầu đánh dấu đơn vị quản lý nhớ nạp nhớ, không đánh dấu cho phép hoạt động mà vi xử lý thực Ví dụ, trang đánh dấu không cho phép lưu trữ, trường hợp cố gắng để lưu trữ vào trang tạo lỗi bảo vệ, đánh dấu khơng cho phép thực thi mã, trường hợp cố gắng để lấy hướng dẫn từ trang tạo lỗi bảo vệ Một lần nữa, lỗi phần cứng lỗi phát sinh trường hợp phụ thuộc vào tập lệnh xử lý Các thuật ngữ "Page fault" "Protection Fault" sử dụng thấy cách hệ điều hành xử lý lỗi, không thiết phải tên dành cho lỗi phần cứng xảy Ví dụ, kiến trúc x86, truy cập vào page mà khơng trình bày truy cập vào trang bảo vệ báo cáo thông qua lỗi phần cứng gọi lỗi "trang ", phần cứng xử lý cung cấp thông tin cho xử lý lỗi trang cho biết loại truy cập kích hoạt lỗi, mà cách xử lý hệ điều hành phân biệt Việc sử dụng lỗi bảo vệ không nên nhầm lẫn với trường hợp ngoại lệ lỗi x86 nói chung bảo vệ, sử dụng để vi phạm tín hiệu nhớ truy cập dựa phân khúc 3.3 Các loại Page Faults khắc phục: Như biết, phần liệu thực thi chương trình lưu trữ nhớ vật lý RAM Phần lại tổ chức lưu trữ dạng swap file (trong phiên Windows 95/98/ME với tên Win386.swp) hay page file (trong Windows 2000/XP/Vista/Seven với tên pagefile.sys) Có LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows 13 nhiều tình gây “lỗi trang”, ta xét tình mà hệ thống xử lý được: o Loại 1: Truy nhập đến trang reserved, tức trang đặt trước mà chưa đưa vào RAM Khi Page Fault xảy ra, trang reserved xử lý để thành trang committed (tức ánh xạ trang vào RAM) o Loại 2: Page Fault xảy kỹ thuật copy-on-write (sẽ nói đây) Khi xảy lỗi trang, cần phải mang trang vắng mặt vào nhớ Nếu khung trang trống, hệ điều hành cần thực công việc thay trang – nghĩa chọn trong nhớ mà không sử dụng thời điểm chuyển khơng gian swapping đĩa để giải phóng khung trang dành chỗ nạp trang cần truy xuất vào nhớ H10.Một “Blue Screen” xuất xảy PAGE FAULT LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows 14 Quá trình dịch địa ảo: H11.Tổ chức 32-bits địa ảo Một địa ảo trang Windows chia làm phần Giả sử CPU phát sinh địa ảo số 32 bit để tìm đến byte nhớ Bộ phận dịch Memory Management Unit (MMU) nhận địa thực thao tác dịch: o Bước 1: MMU nhận 10 bits tìm PT1 để lấy địa vật lý PT2.Nếu PT2 reserved Page Fault nạp PT2 vào RAM o Bước 2: Khi PT2 có RAM, MMU dùng 10 bits để tìm PT2 lấy địa vật lý trang chứa byte cần tìm.Nếu trang trạng thái reserved xảy Page Fault “lỗi trang” nạp trang vào RAM o Bước 3: Khi trang có RAM, MMU dùng 12 bits cuối để tìm đến byte cụ thể khung trang trả cho CPU địa vật lý cụ thể byte cần tìm H12.Minh họa trình dịch LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows 15 Kỹ thuật Copy-On-Write: Windows cho phép nhiều tiến trình khác chia sẻ physical page RAM để tiết kiệm nhớ Các trang dùng chung cho phép tiến trình dùng thay đổi nội dung khơng, vào thuộc tính bảo vệ trang chia sẻ Trong trường hợp thuộc tính bảo vệ khơng cho phép tiến trình chỉnh sửa trang để tránh việc tiến trình thay đổi nội dung trang làm ảnh hưởng đến tiến trình khác, Windows sử dụng kỹ thuật copy-on-write với nguyên lý sau: “ Tất tiến trình ánh xạ đến trang dùng chung tiến trình làm thay đổi nội dung trang Khi đó, Page Fault xảy báo cho hệ thống xử lý tình sau: tiến trình làm trang thay đổi copy trang dùng chung vùng nhớ riêng thao tác vùng nhớ đó; tiến trình cịn lại sử dụng trang nhớ cũ.” H.13 Minh họa kỹ thuật Copy-On-Write Những thành phần nạp vào RAM: Bộ nhớ RAM chia làm hai phần:  The Non-Paged are: Có số phần hệ điều hành quan trọng không phân trang Khu vực RAM dùng cho phần gọi “Non-Paged are”, dành cho code lõi hệ thống (core code of the system)  The Page Pool: Được dùng để lưu trữ:  Mã chương trình  Các trang (pages) có liệu ghi  Một phần dung lượng dành cho “file cache”, lưu trữ thông tin tập tin vừa xử lý đọc/ghi từ ổ cứng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows 16 Bất kỳ lượng RAM lại sử dụng để làm dung lượng nhớ Cache lớn Page file đâu?: Trong hệ thống Windows, “page file” tệp tin ẩn lưu với tên pagefile.sys.File tạo lần hệ điều hành boot.Để xem file này, vào ổ đĩa lưu “page file” vào Folder Options View chọn “Show hidden files and folders” bỏ chọn mục “Hide Protected mode System files” H14.Một “Page File” hệ thống Windows XP Theo mặc định, Windows tự set dung lượng “page file” gấp 1.5 lần dung lượng nhớ RAM máy tính Vậy, Chúng ta tắt, khơng dùng đến nhớ ảo máy có RAM lớn hay không? Câu trả lời “được”.Để tắt nhớ ảo, vào Control Panel System, chọn tab Advance sau click vào nút Settings Performance, tiếp tục click vào tab Advanced click vào nút Change.Chọn “No paging file” click nút Set để xóa file pagefile.sys LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows 17 H15.Tắt “page file” hệ thống Windows XP Tuy nhiên việc không sử dụng nhớ ảo làm tiêu tốn nhiều tài nguyên RAM, dẫn tới hiệu suất hoạt động hệ thống bị giảm.Lý thực tế, chương trình thực thi thường yêu cầu lượng nhớ lớn lượng nhớ thực đưa vào sử dụng.Các yêu cầu địa ô nhớ hệ thống giao cho nới Nếu tệp tin trang (page file) có sẵn, hệ thống giao cho nó.Nhưng tắt “page file” (khơng sử dụng nhớ ảo) hệ thống giao tồn cho RAM, điều làm lãng phí nhiều tài nguyên RAM, có đến vài trăm megabytes chương trình chạy LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows 18 IV – Quản lý nhớ vật lý: Các trang nhớ RAM chia làm vùng:  Working Set: Tập trang hoạt động  Modified List: Các trang bị loại khỏi Working Set, cịn liên quan đến tiến trình gọi  Standby List: Các trang bị loại khỏi Modified List, cịn liên quan đến tiến trình gọi nó, có vùng Paging File nhớ ngồi, xóa gốc RAM cần  Free List: Các trang bị loại khỏi Standby List khơng cịn gắn với tiến trình  Zeroed List: Các trang chuyển từ Free List ghi lại hoàn toàn mã Cách thức chuyển đổi vùng RAM: Giải thuật thay trang đảm bảo cho trang ảo nạp vào RAM cần xóa khỏi RAM không cần dùng để thay trang khác Sơ đồ sau mô tả giải thuật thay trang H16.Các vùng RAM - Khi tiến trình gọi đến trang nạp vào vùng Working Set Cứ khoảng giây, trang tiến trình rỗi, bị đẩy từ Working Set sang đáy Modified List Standby List(tùy trường hợp cụ thể), biểu diễn (1) Các trang vùng có giá trị tiến trình gọi lại nạp vào Working Set, biểu diễn (2) Khi tiến trình kết thúc trang khơng cịn chia sẻ với tiến trình khác, trang từ Working Set bị đẩy sang Free List, biểu diễn (3) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin - - - Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows 19 Sau thời gian định trang Modified List bị đẩy sang vùng Standby List, biểu diễn (4) Sự khác biệt vùng Modified List đẩy vào Working Set nhanh hơn, cịn Standby List có backup nhớ ngồi, trang Standby List xóa RAM đầy, cần nạp trang backup Các trang Standby List khơng cịn gắn với tiến trình bị đẩy vùng Free List, biểu diễn (5) Các trang Free List chứa liệu khơng cịn giá trị, bị ghi đè trang chuyển vào Working Set hoạt động, biểu diễn (6) Trong số trường hợp đặc biệt, tiến trình địi hỏi trang hồn tồn chưa chứa liệu đê ghi thông tin mới, trang lấy từ vùng Zeroed List Zeroed List có nhờ xóa liệu trang Free List, biểu diễn (7) Cơ sở liệu khung trang: Để quản lý RAM, vùng trang RAM tiện lợi cho việc ánh xạ nhớ ảo vào RAM, Windows sử dụng bảng liệu khung trang Các thơng tin đọc từ bảng gồm có:  Số thứ tự trang nhớ vật lý  Vùng mà trang tồn  Số bảng trang trỏ đến trang trang  Con trỏ trỏ đến bảng trang sử dụng trang  Con trỏ đến trang vùng List RAM  … H17.Bảng liệu khung trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows 20 Tài liệu tham khảo:        Giáo trình Hệ Điều Hành - Ts Vũ Đức Lung - Trường ĐH CNTT - ĐHQG HCM Bài giảng nguyên lý Hệ Điều Hành - Khoa CNTT trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Bài giảng Hệ Điều Hành - Khoa CNTT trường ĐH Công Nghiệp - TP.HCM Microsoft - http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa366525(VS.85).aspx Windows Memory Management by Pankaj Garg Inside Windows 2000 by David A.Solomon & Mark E.Russinovich Operating Systems by Jerry Breecher LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows 10 III – Quản lý nhớ ảo (bộ nhớ Logic): Bộ nhớ ảo (Virtual Memory): kỹ thuật cho phép xử lý tiến trình khơng nạp tồn vào nhớ vật lý. Bộ nhớ. .. Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows 20 Tài liệu tham khảo:        Giáo trình Hệ Điều Hành - Ts Vũ Đức Lung - Trường ĐH CNTT - ĐHQG HCM Bài giảng nguyên lý Hệ Điều Hành. .. download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin Quản Lý Bộ Nhớ Trong Hệ Điều Hành Windows 18 IV – Quản lý nhớ vật lý: Các trang nhớ RAM chia làm vùng:  Working Set: Tập trang hoạt