Giáo an Bài giảng: Công nghệ thông tin về hệ điều hành Chương 6: Bộ nhớ ảo

Bộ nhớ ảo Cơ sở thiết lập nhớ ảo Sự phân biệt rạch rịi khơng gian địa luận lý không gian địa vật lý  Một chương trình lớn khơng thiết phải nạp tòan vào nhớ thực thi  Có thể dùng thiết bị lưu trữ ngịai (đĩa cứng) để chứa tạm đọan tiến trình chưa dùng đến  PTIT, 2012 Mục tiêu thiết lập nhớ ảo Làm cho lập trình viên khơng cần quan tâm đến nhớ vật lý (vốn khác máy)  “Mở rộng” dung lượng nhớ vật lý  Tận dụng nhớ phụ việc xử lý tiến trình  PTIT, 2012 Cơ chế nhớ ảo Bộ nhớ phụ Bộ nhớ ảo xây dựng dựa chế: -Phân trang theo yêu cầu -Phân đọan theo yêu cầu PTIT, 2012 Cơ chế nhớ ảo Các trang tiến trình lưu trữ liên tiếp đĩa cứng PTIT, 2012 Cơ chế phần cứng Một bit đặc biệt bảng trang cho biết trang nạp vào khung tương ứng nhớ vật lý chưa PTIT, 2012 Cơ chế phần cứng PTIT, 2012 Lỗi trang (page fault)  Khi CPU truy xuất đến trang khơng có sẵn nhớ vật lý -> lỗi trang lý gây lỗi trang: Truy xuất đến địa không hợp lệ -> kết thúc tiến trình báo lỗi  Địa hợp lệ trang chưa sẵn sàng -> tạm dừng tiến trình cập nhật trang tương ứng  PTIT, 2012 Xử lý lỗi trang  Nếu lỗi trang có nguyên nhân thuộc trường hợp thứ 2: Tìm trang truy xuất đĩa cứng  Tìm khung trống nhớ chính, có nạp trang từ đĩa cứng lên khung  Nếu khơng cịn khung trống, chọn trang để “hy sinh”  Tiếp tục tiến trình  PTIT, 2012 Xử lý lỗi trang Trường hợp có sẵn khung trống nhớ vật lý PTIT, 2012 Các thuật tóan thay trang Tìm trang thích hợp để làm “nạn nhân” (victim)  Biểu diễn chuỗi truy xuất:  Thứ tự địa truy xuất: 0100, 0432, 0101, 0162, 0102, 0103, 0104, 0101, 0611, 0102, 0103,0104, 0101, 0610, 0102, 0103, 0104, 0101, 0609, 0102, 0105  Giả sử kích thước trang 100 byte, thứ tự truy xuất trang ???  PTIT, 2012 Các thuật tóan thay trang Thuật tóan FIFO  Chiến lược thay tối ưu  Thuật tóan LRU (Least Recently Used)  Thuật tóan xấp xỉ LRU  PTIT, 2012 Thuật tóan FIFO Trang nạp vào trước chọn làm nạn nhân PTIT, 2012 Thuật tóan FIFO Nghịch lý Belady PTIT, 2012 Chiến lược thay tối ưu  Trang lâu cần đến thay thế! PTIT, 2012 Thuật tóan LRU Dựa vào thời điểm truy xuất gần trang PTIT, 2012 Các thuật tóan xấp xỉ LRU Dùng bit reference để xác định trang truy xuất chưa  Tạo thêm “cơ hội thứ 2”  Thuật tóan NRU (Not Recently Used)  PTIT, 2012 Thuật tóan hội thứ    Nếu giá trị bit reference 0, thay trang chọn Ngược lại, cho trang hội thứ hai, chọn trang theo thuật tóan FIFO Khi trang cho hội thứ hai, giá trị bit reference đặt lại 0, thời điểm vào Ready List cập nhật lại thời điểm PTIT, 2012 Thuật tóan hội thứ PTIT, 2012 Thuật tóan NRU  Kết hợp bit reference bit dirty:  Lớp 1: (0,0) trang tốt để thay  Lớp 2: (0,1)  Lớp 3: (1,0)  Lớp 4: (1,1) Lớp có độ ưu tiên thấp lớp có độ ưu tiên cao PTIT, 2012 Bài tập Giả sử có chuỗi truy xuất nhớ có chiều dài p với n số hiệu trang khác xuất chuỗi Giả sử hệ thống sử dụng m khung ( khởi động trống) Với thuật toán thay trang : Cho biết số lượng tối thiểu lỗi trang xảy ?  Cho biết số lượng tối đa lỗi trang xảy ?  PTIT, 2012 Bài tập  Một máy tính 32-bit địa chỉ, sử dụng bảng trang hai cấp Địa ảo phân bổ sau : bit dành cho bảng trang cấp 1, 11 bit cho bảng trang cấp 2, lại dành cho offset Cho biết kích thước trang hệ thống, khơng gian địa ảo có trang ? PTIT, 2012 Bài tập Giả sử có hệ thống sử dụng kỹ thuật phân trang theo yêu cầu Bảng trang lưu trữ ghi Để xử lý lỗi trang tốn ms có sẵn khung trang trống, trang bị thay không bị sửa đổi nội dung, tốn 20 ms trang bị thay bị sửa đổi nội dung Mỗi truy xuất nhớ tốn 100 ns Giả sử trang bị thay có xác suất bị sửa đổi 70% Tỷ lệ phát sinh lỗi trang phải để trì thời gian truy xuất nhớ ( effective acess time) không vượt 200 ns ? PTIT, 2012 Bài tập  Một máy tính có khung trang Thời điểm nạp, thời điểm truy cập cuối cùng, bit reference (R), modify (M) trang nhớ cho bảng sau : Trang chọn thay theo : a) thuật toán NRU b) thuật toán FIFO c) thuật toán LRU d) thuật toán "cơ hội thứ 2" PTIT, 2012 Bài tập Xét chuỗi truy xuất nhớ sau: 1, , , , , , , , , , , , , , , , ,2,3,6 Có lỗi trang xảy sử dụng thuật tốn thay sau đây, giả sử có khung trang ? a) LRU b) FIFO c) Cơ hội thứ hai  PTIT, 2012 ... lý tiến trình  PTIT, 2012 Cơ chế nhớ ảo Bộ nhớ phụ Bộ nhớ ảo xây dựng dựa chế: -Phân trang theo yêu cầu -Phân đ? ?an theo yêu cầu PTIT, 2012 Cơ chế nhớ ảo Các trang tiến trình lưu trữ liên tiếp... trang cấp 2, cịn lại dành cho offset Cho biết kích thước trang hệ thống, không gian địa ảo có trang ? PTIT, 2012 Bài tập Giả sử có hệ thống sử dụng kỹ thuật phân trang theo yêu cầu Bảng trang...Cơ sở thiết lập nhớ ảo Sự phân biệt rạch rịi khơng gian địa luận lý khơng gian địa vật lý  Một chương trình lớn khơng thiết phải nạp t? ?an vào nhớ thực thi  Có thể dùng thiết