Giáo an Bài giảng: Công nghệ thông tin về hệ điều hành Chương 5: Quản lý bộ nhớ

Quản lý nhớ Bối cảnh Bộ nhớ máy hữu hạn nhu cầu chương trình vơ hạn  Hệ thống thực nhiều tiến trình lúc, cần cho tiến trình khơng ảnh hưởng đến tiến trình  PTIT, 2012 Operating systems Liên kết địa  Khi viết chương trình, lập trình viên quan tâm đến địa tượng trưng (tên biến, tên hàm, …) Khi thực thi, địa phải ánh xạ thành địa thật Có thể thực việc ánh xạ thời điểm:    PTIT, 2012 Lúc biên dịch chương trình Lúc nạp chương trình vào nhớ Lúc thực thi chương trình Operating systems Địa vật lý địa luận lý  Địa luận lý (hay địa ảo) địa mà CPU “nhìn thấy”   => Khơng gian địa ảo tập hợp tất địa mà CPU “nhìn thấy” Địa vật lý địa thật mà đơn vị quản lý nhớ quản lý  PTIT, 2012 => Không gian địa vật lý khoảng địa mà đơn vị quản lý nhớ “nhìn thấy” Operating systems Khơng gian luận lý Không gian vật lý Địa luận lý địa vật lý Bộ nhớ vật lý Đơn vị quản lý nhớ PTIT, 2012 Operating systems Đơn vị quản lý nhớ (MMU) MMU (Memory Management Unit) khối phần cứng thực việc chuyển đổi địa luận địa vật lý  Có chức tách rời không gian vật lý với không gian luận lý  Chương trình nhìn thấy khơng gian luận lý  PTIT, 2012 Operating systems Đơn vị quản lý nhớ (MMU)  MMU tích hợp bên CPU Khối CPU PTIT, 2012 Địa luận lý Operating systems Cấp phát động Chỉ liên kết (link) chương trình chương trình thực thi  Chỉ nạp chương trình vào nhớ thức gọi  Cơ chế hóan đổi (swap): tạm thời chuyển phần tiến trình chưa sử dụng nhớ ngòai (đĩa cứng), cần nạp vào lại  PTIT, 2012 Operating systems Swap PTIT, 2012 Operating systems Các chế cấp phát nhớ Cấp phát liên tục (contigous allocation)  Cấp phát không liên tục:    PTIT, 2012 Phân đọan (segmentation) Phân trang (paging) Operating systems 10 Phân đọan Mỗi đọan nhớ không gian địa luận lý nhận diện địa bắt đầu đọan (base) kích thước đọan (limit)  Cấu trúc địa luận lý có dạng s số hiệu phân đọan, d địa tương đối phân đọan  PTIT, 2012 Operating systems 19 Chuyển đổi địa chế phân đọan PTIT, 2012 Operating systems 20 Một hệ thống phân đọan PTIT, 2012 Operating systems 21 Dùng chung phân đọan PTIT, 2012 Operating systems 22 Phân trang (paging) Không gian nhớ vật lý chia thành đọan có kích thước gọi khung (frame)  Không gian địa ảo chia thành nhiều đọan có kích thước với khung trang, gọi trang địa (page)  PTIT, 2012 Operating systems 23 Trang khung PTIT, 2012 Operating systems 24 Địa luận lý chế độ phân trang Địa luận lý có dạng P: số hiệu trang D: địa tương đối trang PTIT, 2012 Operating systems 25 Chuyển đổi địa ảo thành địa vật lý PTIT, 2012 Operating systems 26 Truy xuất nhớ với chế phân trang Liên kết trang khung chứa bảng trang (page table)  Mỗi thao tác truy xuất nhớ gồm cơng đọan:  Đọc bảng trang để tìm khung => tạo địa vật lý  Đọc liệu từ địa vật lý  PTIT, 2012 Operating systems 27 Tăng tốc độ truy xuất nhớ chế phân trang Sử dụng nhớ kết hợp TLB (Translation look aside buffer) PTIT, 2012 Operating systems 28 Bảng trang nhiều cấp Cấu trúc địa bảng trang hai cấp p1 PTIT, 2012 p2 d Operating systems 29 Bài tập Giả sử nhớ phân thành đọan có kích thước 600K, 500K, 200K, 300K ( theo thứ tự ) Hãy cho biết tiến trình có kích thước 212K, 417K, 112K 426K ( theo thứ tự ) cấp phát nhớ nào, sử dụng : a) Chiến lược First fit b) Chiến lược Best fit c) Chiến lược Worst fit  PTIT, 2012 Operating systems 30 Bài tập Tại kích thước trang ln lũy thừa 2?  Xét không gian địa có trang, trang có kích thước 1K Ánh xạ vào nhớ vật lý có 32 khung a) Địa luận lý gồm bit ? b) Địa vật lý gồm bit ?  PTIT, 2012 Operating systems 31 Bài tập Xét hệ thống sử dụng kỹ thuật phân trang, với bảng trang lưu trữ nhớ a) Nếu thời gian cho lần truy xuất nhớ bình thường 200 ns, thời gian cho thao tác truy xuất nhớ hệ thống ? b) Nếu sử dụng TLBs với hit-ratio ( tỉ lệ tìm thấy) 75%, thời gian để tìm TLBs xem 0, tính thời gian truy xuất nhớ hệ thống ( effective memory reference time)  PTIT, 2012 Operating systems 32 Bài tập Cho bảng phân đọan hình Xác định địa vật lý ứng với địa sau đây: a 0,430 b 1,10 c 2,500 d 3,400 e 4,112 PTIT, 2012 Operating systems 33 ... vị quản lý nhớ quản lý  PTIT, 2012 => Không gian địa vật lý khoảng địa mà đơn vị quản lý nhớ “nhìn thấy” Operating systems Không gian luận lý Không gian vật lý Địa luận lý địa vật lý Bộ nhớ. .. vật lý với không gian luận lý  Chương trình nhìn thấy khơng gian luận lý  PTIT, 2012 Operating systems Đơn vị quản lý nhớ (MMU)  MMU tích hợp bên CPU Khối CPU PTIT, 2012 Địa luận lý Operating... vật lý Đơn vị quản lý nhớ PTIT, 2012 Operating systems Đơn vị quản lý nhớ (MMU) MMU (Memory Management Unit) khối phần cứng thực việc chuyển đổi địa luận địa vật lý  Có chức tách rời khơng gian