Nguyên lý hệ điều hành - Chương 5 ppsx

Ng Duc Thuan 152 Chương 5: Quảnlýbộnhớ 5.1 Đặtvấnđề HĐH ngàynay chophépchạychếđộđanhiệm=> Nhu cầuchiasẻbộnhớgiữacáctiếntrìnhkhácnhau. Ø Hệđiềuhànhcónhiệmvụcấpphápbộnhớchocáctiến trìnhkhicóyêucầu. Ø Đểthựchiệntốtnhiệmvụnày, HĐH xemxétbộnhớ dựatrênnhiềukhíacạnh: oSựtươngtácgiữòachỉlogic vàvậtlý. oQuảnlýbộnhớvậtlý. oChiasẻthôngtin giữacáctiếântrìnhqua bộnhớ. oBảomọisựtruyxuấtbấthợppháp. Ng Duc Thuan 153 5.1 Đặtvấnđề Quátrìnhánhxạđòachỉtượngtrưngcủa1 chương trìnhnguồnvàobộnhớchínhvào3 thờiđiểm: § Thờiđiểmbiêndòch § Thờiđiểmnạp § Thờiđiểmxửlý Khônggianđòachỉvàkhônggianvậtlý ü Đòa chỉlogic-đòachỉảodo bộxửlýtạora. ü Đòa chỉvậtlý-đòachỉthực. ü Không gianđòachỉ-làtậphợpđòachỉảophát sinhbởi1 chươngtrình. ü Không gianvậtlý–làtậphợpđòachỉvậtlý tươngứngđạichỉảo. Chương 5: Quảnlýbộnhớ Ng Duc Thuan 154 Chương 5: Quảnlýbộnhớ PHÂN CẤP BỘ NHỚ CACHE PRIMARY STORAGE SECONDARY STORAGE Từtrênxuống ü Tốcđộgiảm ü Dung lượngtăng ü Giáthànhgiảm Cácvấnđềquantâm ü Bộnhớchínhchứa1 hay nhiềutiếntrình? üCácquytrìnhdùngvùngnhớnhưnhau/ khácnhau? üBảovệvùngnhớcủaOS vàcủatừngtiếntrình? üVùngnhớcủaquytrìnhlàliêntục/ giánđoạn? Ng Duc Thuan 155 Chương 5: Quảnlýbộnhớ CHIẾN LƯC QUẢN LÝ BỘ NHỚ Chiếnlượcnạp(fetch strategies) § Nạpphầnnàocủatiếntrìnhvàobộnhớvàkhi nàonạp ? § Nạptheoyêucầu & nạptiênđoán Chiếnlượcsắpđặt(placement strategies) Nạptiếntrìnhmớivàâu ? Chiếnlượcthaythế(replacement strategies) Đưatiếntrìnhnàorabộnhớphụ ? Ng Duc Thuan 156 Chương 5: Quảnlýbộnhớ TỔ CHỨC CẤP PHÁT BỘ NHỚ Cấpphátbộnhớliêntục ØĐơn lậptrình ØĐalậptrìnhphânđoạncốđònh ØĐalậptrìnhphânđoạnthaổi ØĐalậptrìnhcóthaythếvùngnhớ Cấpphátbộnhớkhôngliêntục Ng Duc Thuan 157 Chương 5: Quảnlýbộnhớ 5.2 Cấpphátliêntục Cáchệđơnchươngtrình Ýtưởng: Bộnhớchỉchiasẻchohệđiềuhànhvàmột chươngtrìnhduynhấtngườisửdụng. Mộtphầnbộ nhớdo HĐH chiếmgiữphầncònlạithuộcvềtiến trìnhngườidùng. Thảoluận: F Cầnbảovệvùngnhớkhỏisựxâmphạmtiếntrình ngườidùng.(sửdụngthanhghigiớihạn) FTạimộtthờiđiểmchỉcóthểđápứngmộttiếntrình. Ng Duc Thuan 158 OS USER UNUSED CPU Boundary register ü Mỗi lầntiếntrìnhngườidùngtruyxuấtcầnkiểmtravới nộidung thanhghigiớihạn=>Tốcđộtruyxuấtkhôngcao. üSửdụngCPU khônghiệuquả. Chương 5: Quảnlýbộnhớ Ng Duc Thuan 159 2.Hệthốngđachươngtrìnhvớiphânvùngcốđònh. tưởng: Bộnhớđượcchiathànhn phânvùngcó kíchthướccốđònh(cácphânvùngcókíchthước khácnhau). Tiếntrìnhcóyêucầubộnhớđượclưu trữtronghàngđợi. Hàngđợiđượctổchức: Sửdụngmỗiphânvùngmộthàngđợi. Sửdụngmộthàngđợiduynhất. Process queue P0P2 P1 OS 1 2 3 P0P2 P1 P5P7 P6 Process queue OS 1 2 3 Chương 5: Quảnlýbộnhớ Ng Duc Thuan 160 Thảoluận: ü Kíchthướctiếntrìnhkhácnhau => phânmảnhnội. ü Mứcđộđachươngcủahệthốngbògiớihạnbởi phânvùng. CPU CPU Limit Limit register register Base Base register register Bo Bo ä ä nhơ nhơ ù ù + < Đ Đ òa òa ch ch ỉ ỉ lỗi lỗi Chương 5: Quảnlýbộnhớ Ng Duc Thuan 161 3. Hệthốngđachươngtrìnhvớiphânvùngđộng. Ýtưởng:Tiếntrìnhđượcđưavàohệthống, cấp phátmộtvùngnhớvừúngkíchthướctiến trình. Phầncònlạicấpchotiếntrìnhkhác. OS User A 15KB User B 25KB User C 40KB P0P2 P1 Chương 5: Quảnlýbộnhớ [...]... 4 1 2 5 1 2 3 4 5 Thời điểm t Bộ nhớ thực có 3 frame n a u 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 c u 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 4 4 4 1 N D g 2 5 1 1 1 1 1 2 2 3 4 4 5 5 5 5 5 7 page fault 178 GIẢI THUẬT FIFO Chọn trang thay thế là trang ở trong bộ nhớ thực trong khoảng thời gian lâu nhất Nghòch lý Belady n a u 1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5 Bộ nhớ thực có 3 frame 1 Bộ nhớ thực có 4 frame 1 1 1 2 4 4 4 5 5 5 5 5 2 1 1... 2 5 c u 3 2 3 3 3 1 5 2 3 4 D g 5 5 5 1 4 1 1 1 3 2 5 2 2 2 4 4 3 3 9 page fault 3 10á page fault 179 GIẢI THUẬT LRU (Least Recently Used) Chọn trang thay thế là trang đã không được tham khảo trong thời gian lâu nhất Thời điểm t Chuỗi tham khảo 1 2 3 4 1 2 5 1 2 3 4 5 n a u 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 Bộ nhớ thực có 3 frame 0 1 1 1 2 4 4 4 5 5 2 1 5 2 1 1 1 1 3 3 2 2 2 3 2 N D g c u 3 3 1 4 2 2 1 h T 5. .. 162 HỆ THỐNG ĐA CHƯƠNG PHÂN ĐOẠN THAY ĐỔI Chiến lược sắp đặt OS Free space 10KB 12KB ? Free space 20KB c u D g n a u h T First fit Free space 35KB Worst fit N Best fit Free space 15KB Vấn đề phân mảnh vùng nhớ (fragmentation) 163 Chương 5: Quản lý bộ nhớ A B C D n a u 111001111100111 A(4) P 0 4 H 1 3 1 (2) B(3) H 4 2 C(2) c u (3) D g P 6 3 N h T D(4) P 9 2 P 14 4 164 Chương 5: Quản lý bộ nhớ 4 Các hệ. .. trong bộ nhớ vật lý n a u c u h T D g N 166 Chương 5: Quản lý bộ nhớ 5. 3 Cấp phát không liên tục Chuyển đổi đòa chỉ: Mỗi đòa chỉ phát bởi CPU bao gồm 2 thành phần: + Số hiệu trang (p) + Đòa chỉ tương đối trong trang (d) Kích thước mỗi trang do phần cứng quy đònh thường lũy thừa của 2 nằm trong miền trò (51 2 -> 8192) ØNếu kích thước của không gian đòa chỉ là 2m và kích thước trang 2n, thì m-n bits cao của... Các hệ thống đa chương với kỹù thuật “SWAPPING” Ý tưởng: Một tiến trình chờ tương đối dài tạm thời chuyển ra bộ nhớ phụ(swap out) Khi kết thúc việc chờ tiến trình trở lại bộ nhớ chính để xử lý (swap in.) Programs on Secondary storage swap in OS N D g c u SWAPPING AREA n a u h T swap out 1 65 Chương 5: Quản lý bộ nhớ 5. 3 Cấp phát không liên tục 1 Phân trang(paging) Ý tưởng: 1 Phân bộ nhớ thành các khối... CHỈ TRONG HỆ THỐNG PHÂN ĐOẠN KẾT HP PHÂN TRANG b b+p Virtual address + s p n a u d Associative map c u s D g p’ Segment table p’ N p’ h T Real address d Page table 174 CẤU TRÚC ÁNH XẠ BỘ NHỚ (trong hệ thống phân đoạn kết hợp phân trang) Real memory n a u c u Process table h T D g Segment tables N Page table 1 75 Chương 5: Quản lý bộ nhớ CÁC CHIẾN LƯC QUẢN LÝ BỘ NHỚ ẢO Các chiến lược quản lý ØChiến lược... trình ØPhần cứng nhiệm vụ đổi đòa chỉ logic thành đòa chỉ vật lý ØĐể lưu trữ thông tin chi tiết quá trình cấp phát bộ nhớ, HĐH sử dụng một bảng khung trang n a u c u h T D g N 170 Chương 5: Quản lý bộ nhớ KHÁI NIỆM BỘ NHỚ ẢO Là hình ảnh của bộ nhớ thực vĐòa chỉ ảo V: tham khảo bởi process vĐòa chỉ thực R : có trong bộ nhớ thực |V| >> |R| Đòa chỉ ảo được ánh xạ thành đòa chỉ thực mỗi khi quá trình thực.. .Chương 5: Quản lý bộ nhớ Thảo luận: ØKhông có hiện tượng phân mảnh nội vi, nhưng xuất hiện phân mảnh ngoại vi ØKhi kích thước tiến trình tăng trưởng trong quá trình xử lý mà không còn vùng nhớ trống kề nhau đủ rộng Ø Ghi lại hiện trạng bộ nhớ để cấp phát để cấp phát động cho đúng Ø Có 2 phương pháp: § Quản lý bằng một bảng các bit § Quản lý bằng danh sách( First fit, Best... Lưu trữ được nhiều quá trình trong bộ nhớ Ø Tái đònh vò (relocation) các quá trình Ø Cho các quá trình chia sẻ vùng nhớ dễ dàng c u n a u h T D g N 171 ÁNH XẠ ĐỊA CHỈ TRONG HỆ THỐNG PHÂN ĐOẠN n a u c u h T D g N 172 Chương 5: Quản lý bộ nhớ PHỐI HP PHÂN TRANG & PHÂN ĐOẠN Đòa chỉ ảo V=(s, p, d) v s: chỉ số đoạn (segment #) v p : chỉ số trang trong đoạn (page #) v d : độ dời của ô nhớ trong trang (displacement)... strategies) Chiến lược nạp ØNạp trang theo yêu cầu (Demand paging) ØNạp trang tiên đoán (Anticipatory paging) ØPage fault và các bước xử lý page fault Chiến lược sắp đặt Chiến lược thay thế c u n a u h T D g N 176 CÁC GIẢI THUẬT THAY THẾ TRANG Yêu cầu : Tối thiểu số page fault Nguyên tắc tối ưu : Chọn trang thay thế là: Ø Trang không còn dùng nữa Ø Trang sẽ không dùng lại trong thời gian xa nhất h T Các tiêu . lậptrình ØĐalậptrìnhphânđoạncốđònh ØĐalậptrìnhphânđoạnthaổi ØĐalậptrìnhcóthaythếvùngnhớ Cấpphátbộnhớkhôngliêntục Ng Duc Thuan 157 Chương 5: Quảnlýbộnhớ 5. 2 Cấpphátliêntục Cáchệđơnchươngtrình Ýtưởng: Bộnhớchỉchiasẻchohệđiềuhànhvàmột chươngtrìnhduynhấtngườisửdụng. Mộtphầnbộ nhớdo. gianvậtlý–làtậphợpđòachỉvậtlý tươngứngđạichỉảo. Chương 5: Quảnlýbộnhớ Ng Duc Thuan 154 Chương 5: Quảnlýbộnhớ PHÂN CẤP BỘ NHỚ CACHE PRIMARY STORAGE SECONDARY STORAGE Từtrênxuống ü Tốcđộgiảm ü Dung lượngtăng ü Giáthànhgiảm Cácvấnđềquantâm ü. Thờiđiểmx lý Khônggianđòachỉvàkhônggianvậtlý ü Đòa chỉlogic-đòachỉảodo bộxửlýtạora. ü Đòa chỉvậtl - òachỉthực. ü Không gianđòachỉ-làtậphợpđòachỉảophát sinhbởi1 chươngtrình. ü Không gianvậtlý–làtậphợpđòachỉvậtlý tươngứngđạichỉảo. Chương