Đang tải... (xem toàn văn)
... ĐÀ NẴNG CHƯƠNG QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ đơn chương 0xFFF… Tiến trình người dùng Hệ điều hành 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Tổ chức bộTrần nhớ hệ thống đơn chương. .. logic địa vật lý - Quản lý nhớ vật lý - Chia sẻ thông tin - Bảo vệ 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 83 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG QUẢN LÝ BỘ NHỚ Không gian... trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 89 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định 10/2/2007 - Bộ nhớ chia thành
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Các vấn đề 1. Khái niệm 2. Không gian địa chỉ và không gian vật lý 3. Cấp phát liên tục 4. Cấp phát không liên tục 5. Bộ nhớ ảo 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 81 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Khái niệm ¾ Bộ nhớ là thiết bị lưu trữ duy nhất thông qua đó CPU có thể trao đổi thông tin với môi trường ngoài. ¾ Bộ nhớ chính được tổ chức như một mảng một chiều các từ nhớ (word), mỗi từ nhớ có một địa chỉ. ¾ Việc trao đổi với môi trường ngoài thông qua thao tác đọc, ghi dữ liệu vào một địa chỉ cụ thể trong bộ nhớ 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 82 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Khái niệm ¾Hệ điều hành thực hiện: - Sự tương ứng giữa địa chỉ logic và địa chỉ vật lý - Quản lý bộ nhớ vật lý - Chia sẻ thông tin - Bảo vệ 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 83 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Không gian địa chỉ và không gian vật lý 10/2/2007 - Địa chỉ logic (địa chỉ ảo): các địa chỉ do bộ xử lý tạo ra. - Địa chỉ vật lý: địa chỉ thực tế mà trình quản lý bộ nhớ nhìn thấy và thao tác. - Không gian địa chỉ: tập hợp tất cả các địa chỉ ảo phát sinh bởi một chương trình. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 84 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Không gian địa chỉ và không gian vật lý 10/2/2007 - Không gian vật lý: tập hợp tất cả các địa chỉ vật lý tương ứng với các địa chỉ ảo. - MMU (Memory Management Unit): một cơ chế phần cứng chuyển đổi địa chỉ ảo thành địa chỉ vật lý. - Chương trình của NSD chỉ thao tác trên địa chỉ ảo. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 85 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ đơn chương Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định Các hệ thống đa chương với phân vùng động Các hệ thống đa chương với kỹ thuật “Swapping” 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 86 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ đơn chương 0xFFF… Tiến trình người dùng Hệ điều hành 0 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Tổ chức bộTrần nhớ trong hệ thống đơn chương Hồ Thủy Tiên 87 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đơn chương - Sử dụng thanh ghi giới hạn: địa chỉ cao nhất của vùng nhớ được cấp cho HĐH - Tất cả các địa chỉ được tiến trình NSD truy xuất đến sẽ được so sánh với nội dung thanh ghi giới hạn. + Nếu lớn hơn: hợp lý. + Ngược lại : một ngắt sẽ được phát sinh báo sự truy xuất bất hợp lý. 10/2/2007 - trình Nguyên lý Hệ điều hành 88 Tại mộtGiáo thời điểm chỉ Trần Hồ Thủy Tiêncó một chương trình được xử lý. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đơn chương Ví dụ: Trong HĐH MSDOS, một lúc chỉ thực thi được một lệnh. Khi NSD gõ lệnh lập tức lệnh đó được thực hiện và sau khi hoàn tất, con trỏ xuất hiện sau dấu nhắc đợi lệnh chờ NSD gõ lệnh tiếp theo. 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 89 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định 10/2/2007 - Bộ nhớ được chia thành các phân vùng (kích thước khác hay bằng nhau) - Các tiến trình có nhu cầu bộ nhớ sẽ được lưu trữ vào hàng đợi. - Sử dụng nhiều hàng đợi - Sử dụng một hàng đợi Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 90 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định Partition 4 500K… Partition 3 200K… Partition 1 100K… Hệ điều hành 0 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ cố điềuđịnh hành - nhiều Phân vùng Trần Hồ Thủy Tiên hàng đợi 91 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định Partition 4 500K… Partition 3 200K… Partition 1 100K… Hệ điều hành 0 10/2/2007 Giáo trìnhPhân Nguyênvùng lý Hệ điều cố hành địnhTrần Hồ Thủy Tiên một hàng đợi 92 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định ¾ Phân vùng cố định nhiều hàng đợi 10/2/2007 - Mỗi phân vùng có một hàng đợi - Mỗi tiến trình mới được tạo lập sẽ được đưa vào hàng đợi của phân vùng có kích thước nhỏ nhất đủ để thoả mãn nhu cầu chứa nó. - Các hàng đợi của một số phân vùng trống, đầy. Các tiến trình phải chờ được cấp phát bộ nhớ. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 93 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định ¾ Phân vùng cố định một hàng đợi 10/2/2007 - Tất cả các tiến trình được đặt trong một hàng đợi. - Khi có một phân vùng tự do, tiến trình đầu tiên trong hàng đợi có kích thước phù hợp sẽ được đặt vào phân vùng này cho xử lý. - Kích thước của tiến trình không đúng bằng kích thước của phân vùng tự do ⇒ phân mảnh nội vi - Mức độ đa chương bị giới hạn bởi số lượng phân Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành 94 vùng Trần Hồ Thủy Tiên TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định ¾ Phân vùng cố định một hàng đợi - Giải quyết 2 vấn đề của đa chương: sự tái định vị, sự bảo vệ Ví dụ: giả sử chương trình truy xuất đến địa chỉ 100 (địa chỉ tương đối), ct được nạp vào phân vùng 1 địa chỉ bắt đầu 100k, thì địa chỉ truy xuất là (100k+100) 10/2/2007 Tái định vị vào thời điểm nạp chương trình Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 95 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định ¾ Phân vùng cố định một hàng đợi - - 10/2/2007 Sử dụng các thanh ghi đặc biệt: phần cứng • Thanh ghi nền (Base Register) • Thanh ghi giới hạn (Limit Register) Khi một tiến trình được tạo lập, nạp vào thanh ghi nền địa chỉ bắt đầu của phân vùng được nạp, nạp vào thanh ghi giới hạn kích thước của tiến trình. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 96 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định ¾ Phân vùng cố định một hàng đợi 10/2/2007 - Địa chỉ ảo được đối chiếu với thanh ghi giới hạn để bảo đảm tiến trình không truy xuất ngoài phạm vi phân vùng cấp cho nó. - Địa chỉ vật lý=địa chỉ ảo+địa chỉ trong thanh ghi nền. - Sử dụng thanh ghi nền là có thể di chuyển các chương trình trong bộ nhớ sau khi chúng bắt đầu Giáo cần trình Nguyên Hệ điều hành - ghi nền. nạplýlại thanh xử lý. Chỉ 97 Trần Hồ Thủy Tiên TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định ¾ Phân vùng cố định một hàng đợi Limit Register CPU Địa chỉ ảo Base Register yes + < Địa chỉ vật lý Bộ nhớ no 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệcó điềulỗi hành Địa chỉ Trần Hồ Thủy Tiên 98 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng động - Xảy ra hiện tượng phân mảnh ngoại vi - Kỹ thuật “dồn bộ nhớ”: kết hợp các mảnh bộ nhớ nhỏ rời rạc thành một vùng nhớ lớn liên tục ⇒ Các tiến trình có thể bị di chuyển. ⇒ Kích thước tiến trình tăng trưởng trong quá trình xử lý mà không còn vùng nhớ trống gần kề (dời chỗ tiến trình, cấp phát dư). 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 99 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng động C 10/2/2007 C C B B A A A A A HĐH HĐH HĐH HĐH HĐH D Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - vùng Cấp phát các phân Trần Hồ Thủy Tiên động 100 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng động - Giải pháp cấp phát động ¾ Quản lý bằng một bảng các bit ¾ Quản lý bằng danh sách 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 101 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng động ¾ Quản lý bằng một bảng các bit A B C D 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 102 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng động ¾ Quản lý bằng danh sách A 0 P 10/2/2007 0 B 4 4 H 6 4 2 C 9 P D 11 6 14 3 P 9 P 14 4 H 11 3 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 2 103 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với kỹ thuật “Swapping” Vùng nhớ dành cho NSD Swap out Swap in P1 P2 HĐH 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 104 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với kỹ thuật “Swapping” 10/2/2007 - Chuyển một tiến trình đang ở trạng thái chờ nằm sang bộ nhớ phụ. (swap out) - Khi đến lượt nó sẽ được mang trở lại bộ nhớ chính để tiếp tục xử lý. (swap in) - Xảy ra hiện tượng phân mảng ngoại vi. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 105 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân trang Phân đoạn Phân đoạn kết hợp phân trang 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 106 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân trang ¾ Ý tưởng ¾ Cơ chế MMU ¾ Chuyển đổi địa chỉ ¾ Cài đặt bảng trang ¾ Tổ chức bảng trang 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 107 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân trang ¾ Ý tưởng 10/2/2007 - Bộ nhớ vật lý: chia thành các khối (khung trang) có kích thước bằng nhau. - Không gian địa chỉ: chia thành các khối (trang) có kích thước trùng bằng khung trang. - Khi cần nạp một tiến trình để xử lý, các trang của tiến trình sẽ được nạp vào các khung trang còn trống. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 108 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân trang ¾ Ý tưởng - Tiến trình có kích thước N trang, sẽ yêu cầu N khung trang tự do. Page 1 Page 0 Page 1 Page 0 Page 2 Page 3 Page 3 10/2/2007 Không gian địa chỉ Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên Page 2 Không gian vật lý 109 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân trang ¾ Cơ chế MMU(Memory Management Unit) 10/2/2007 - Cơ chế phần cứng hỗ trợ chuyển đổi địa chỉ trong cơ chế phân trang (bảng trang). - Mỗi phân tử trong bảng trang: địa chỉ bắt đầu lưu trữ trang tương ứng trong bộ nhớ vật lý;số hiệu khung trang tương ứng. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 110 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân trang ¾ Chuyển đổi địa chỉ - Địa chỉ phát sinh bởi CPU gồm 2 phần: p,d + p: số hiệu trang + d: địa chỉ tương đối - 10/2/2007 Địa chỉ vật lý=địa chỉ bắt đầu của trang + d. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 111 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân trang ¾ Chuyển đổi địa chỉ Địa chỉ vật lý Địa chỉ logic CPU P d f d Bảng trang Bộ nhớ vật lý p f 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên Cơ chế phần cứng hỗ trợ phân trang 112 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân trang ¾ Cài đặt bảng trang - Sử dụng tập các thanh ghi: bảng trang có kích thước nhỏ. - Lưu trữ trong bộ nhớ, sử dụng thanh ghi nền(PTBR) để lưu địa chỉ bắt đầu bảng trang. (Page Table Basic Register) Sử dụng bộ nhớ kết hợp (TLB), mỗi thanh ghi trong bộ nhớ gồm: (Translation Lookaside Buffers) Giáo trìnhsố Nguyên lý Hệ điều hành • từ khoá: hiệu trang 113 Trần Hồ Thủy Tiên • giá trị: số hiệu khung trang 10/2/2007 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân trang ¾ Cài đặt bảng trang Địa chỉ vật lý Địa chỉ logic CPU P d f d Bảng trang Bộ nhớ vật lý p PTBR 10/2/2007 f + Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên Cơ chế phân trang sử dụng PTBR 114 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân trang ¾ Cài đặt bảng trang Địa chỉ vật lý Địa chỉ logic CPU P d f d Bảng trang Bộ nhớ vật lý p f p 10/2/2007 f TLB Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành TrầnCơ Hồ Thủy chếTiên phân trang sử dụng TLB 115 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân trang ¾ Tổ chức bảng trang - Mỗi HĐH có một cách tổ chức bảng trang. Đa số các HĐH cấp cho mỗi tiến trình một bảngtrang - Nếu không gian địa chỉ có dung lượng quá lớn. Bảng trang đòi hỏi một vùng nhớ quá lớn. Có 2 giải pháp: • 10/2/2007 Phân trang đa cấp. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 116 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân trang ¾ Tổ chức bảng trang • Phân trang đa cấp Phân chia bảng trang thành các phần nhỏ, bản thân bảng trang cũng sẽ được phân trang 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 117 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân trang ¾ Tổ chức bảng trang Page 1 1 … Page 500 500 Page 501 … … 501 … Page 900 900 Bảng trang cấp 1 10/2/2007 Bảng trang cấp 2 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Bảng trang nhị Trần Hồ Thủy Tiên cấp Bộ nhớ vật lý 118 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân đoạn ¾ Ý tưởng ¾ Cơ chế MMU ¾ Chuyển đổi địa chỉ ¾ Cài đặt bảng phân đoạn ¾ Chia sẻ phân đoạn 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 119 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân đoạn ¾ Ý tưởng 10/2/2007 - Không gian địa chỉ: tập các phân đoạn(segments) có kích thước khác nhau, có liên hệ logic với nhau - Mỗi phân đoạn: - Mỗi địa chỉ logic: Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 120 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân đoạn Mô hình phân đoạn bộ nhớ ¾ Ý tưởng Bảng ký hiệu Stack CT chính CT con 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Không gian Trần Hồ Thủy Tiênđịa chỉ 121 Không gian vật lý TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân đoạn ¾ Cơ chế MMU 10/2/2007 - Sử dụng bảng phân đoạn: • Thanh ghi nền: địa chỉ vật lý nơi bắt đầu của phân đoạn • Thanh ghi giới hạn: chiều dài của phân đoạn Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 122 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân đoạn ¾ Chuyển đổi địa chỉ 10/2/2007 - Mỗi địa chỉ logic: • s: số hiệu phân đoạn • d: địa chỉ tương đối offset, có giá trị từ 0 đến độ dài phân đoạn. - Địa chỉ vật lý=d+ giá trị chứa trong thanh ghi nền Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 123 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân đoạn ¾ Chuyển đổi địa chỉ s limit CPU s base Bảng phân đoạn d đúng < + sai Bộ nhớ vật lý Lỗi địa chỉ 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - Cơ chế phần cứng hỗTiên trợ kỹ thuật phân đoạn Trần Hồ Thủy 124 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân đoạn ¾ Cài đặt bảng phân đoạn 10/2/2007 - Sử dụng tập các thanh ghi: bảng phân đoạn có kích thước nhỏ. - Lưu trữ trong bộ nhớ: bảng phân đoạn có kích thước lớn • Thanh ghi nền bảng phân đoạn (STBR) để lưu địa chỉ bắt đầu bảng phân đoạn (Segment Table Basic Register) • Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 125 Thanh ghi đặc tả kích thước bảng phân đoạn (STLR) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân đoạn ¾ Cài đặt bảng phân đoạn 6700 Segment 1 limit Bảng ký Segment 1 hiệu Stack Segment 2 CT chính CT con Segment 3 Segment 0 10/2/2007 Không base 1000 1400 400 6300 400 4300 1100 3200 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành gian địaTrần chỉHồ Thủy Tiên Hệ thống phân đoạn 6300 4700 Segment 2 4300 Segment 3 3200 2400 1400 Segment 0 126 Không gian vật lý TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân đoạn ¾ Cài đặt bảng phân đoạn STBR + s đúng STLR CPU limit < s Bảng phân đoạn d đúng < sai 10/2/2007 base Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiênchỉ Lỗi địa + Bộ nhớ vật lý 127 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân đoạn ¾ Chia sẻ phân đoạn 10/2/2007 - Khả năng chia xẻ ở mức phân đoạn: chia xẻ các chương trình con. - Mỗi tiến trình có một bảng phân đoạn riêng. - Một phân đoạn được chia xẻ khi các phần tử trong bảng phân đoạn của hai tiến trình khác nhau cùng truy xuất đến một địa chỉ vật lý giống nhau Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 128 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân đoạn ¾ Chia sẻ phân đoạn Bảng phân đoạn p1 limit Không gian địa chỉ p1 1 editor Segment 0 data1 Segment 1 10/2/2007 0 base 25286 43062 4425 68348 Bảng phân đoạn p2 editor Segment 0 limit base 0 25286 43062 1 8850 90003 data1 Segment 1 điều hành Giáo trình Nguyên lý Hệ Trần Hồ Thủy Tiên Không gian địa chỉ p2 43062 editor 68348 72773 90003 Data 1 Data 2 98853 129 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân đoạn kết hợp phân trang ¾ Ý tưởng ¾ Cơ chế MMU ¾ Chuyển đổi địa chỉ 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 130 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân đoạn kết hợp phân trang ¾ Ý tưởng 10/2/2007 - Không gian địa chỉ: tập hợp các phân đoạn. - Mỗi phân đoạn: chia thành nhiều - Tiến trình được đưa vào hệ thống, HĐH sẽ cấp phát cho tiến trình các trang cần thiết để chứa đủ các phân đoạn của tiến trình Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 131 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân đoạn kết hợp phân trang ¾ Ý tưởng Bảng ký hiệu Stack CT chính CT con Không gian địa chỉ 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên Không gian vật lý 132 Mô hình phân đoạn kết hợp phân trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân đoạn kết hợp phân trang ¾ Chuyển đổi địa chỉ - 10/2/2007 Mỗi địa chỉ: • S: số hiệu phân đoạn • P: số hiệu trang • D: địa chỉ tương đối Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 133 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân đoạn kết hợp phân trang ¾ Cơ chế MMU Bảng phân đoạn Bảng trang của một phân đoạn s s limit base p + CPU s f p d f 10/2/2007 trình Nguyên lý Hệ điều hành Cơ chế Giáo phần cứng phân đoạn Hồ Thủy Tiên kết hợp Trần phân trang d 134 lý Bộ nhớ vật TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Bộ nhớ ảo 10/2/2007 - Nếu đặt toàn thể không gian địa chỉ vào bộ nhớ vật lý thì kích thước của chương trình bị giới hạn bởi kích thước bộ nhớ. - Nạp từng phần của chương trình. - Tại một thời điểm, chỉ nạp vào bộ nhớ vật lý các chỉ thị và dữ liệu của ct cần thiết cho việc thi hành lệnh ở thời điểm đó. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 135 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Bộ nhớ ảo 10/2/2007 - Bộ nhớ ảo: kỹ thuật cho phép xử lý một tiến trình k0 được nạp toàn bộ vào bộ nhớ vật lý. - Bộ nhớ ảo: mô hình hoá bộ nhớ như một bảng lưu trữ rất lớn và đông nhất. - NSD làm việc với địa chỉ ảo. Việc chuyển đổi sang địa chỉ vật lý do HĐH đảm nhiệm bằng cơ chế phần cứng Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 136 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 5. HỆ THỐNG FILE Mô hình Client-Server ¾ Hệ thống nguyên khối (Monolithic System) ¾ Hệ thống phân lớp (Layer System) ¾ Máy ảo (Virtual Machine) ¾ Mô hình Client-Server (Client-Server Model) 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 137 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 5. HỆ THỐNG FILE Mô hình Client-Server ¾ Hệ thống nguyên khối (Monolithic System) ¾ Hệ thống phân lớp (Layer System) ¾ Máy ảo (Virtual Machine) ¾ Mô hình Client-Server (Client-Server Model) 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 138 [...]... trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 102 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4 QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng động ¾ Quản lý bằng danh sách A 0 P 10/2/2007 0 B 4 4 H 6 4 2 C 9 P D 11 6 14 3 P 9 P 14 4 H 11 3 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 2 103 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4 QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ. .. HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4 QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng động - Giải pháp cấp phát động ¾ Quản lý bằng một bảng các bit ¾ Quản lý bằng danh sách 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 101 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4 QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng động ¾ Quản lý bằng một bảng các... ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4 QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định Partition 4 500K… Partition 3 200K… Partition 1 100K… Hệ điều hành 0 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ cố điều ịnh hành - nhiều Phân vùng Trần Hồ Thủy Tiên hàng đợi 91 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4 QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định Partition 4 500K…... chính để tiếp tục xử lý (swap in) - Xảy ra hiện tượng phân mảng ngoại vi Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 105 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4 QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân trang Phân đoạn Phân đoạn kết hợp phân trang 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 106 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4 QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không... các chương trình trong bộ nhớ sau khi chúng bắt đầu Giáo cần trình Nguyên Hệ điều hành - ghi nền nạplýlại thanh xử lý Chỉ 97 Trần Hồ Thủy Tiên TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4 QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định ¾ Phân vùng cố định một hàng đợi Limit Register CPU Địa chỉ ảo Base Register yes + < Địa chỉ vật lý Bộ nhớ no 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý. .. trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên Cơ chế phân trang sử dụng PTBR 1 14 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4 QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân trang ¾ Cài đặt bảng trang Địa chỉ vật lý Địa chỉ logic CPU P d f d Bảng trang Bộ nhớ vật lý p f p 10/2/2007 f TLB Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành TrầnCơ Hồ Thủy chếTiên phân trang sử dụng TLB 115 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG... đa chương với kỹ thuật “Swapping” Vùng nhớ dành cho NSD Swap out Swap in P1 P2 HĐH 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 1 04 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4 QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với kỹ thuật “Swapping” 10/2/2007 - Chuyển một tiến trình đang ở trạng thái chờ nằm sang bộ nhớ phụ (swap out) - Khi đến lượt nó sẽ được mang trở lại bộ nhớ. .. Sử dụng bộ nhớ kết hợp (TLB), mỗi thanh ghi trong bộ nhớ gồm: (Translation Lookaside Buffers) Giáo trìnhsố Nguyên lý Hệ điều hành • từ khoá: hiệu trang 113 Trần Hồ Thủy Tiên • giá trị: số hiệu khung trang 10/2/2007 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4 QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục Phân trang ¾ Cài đặt bảng trang Địa chỉ vật lý Địa chỉ logic CPU P d f d Bảng trang Bộ nhớ vật lý p PTBR... trưởng trong quá trình xử lý mà không còn vùng nhớ trống gần kề (dời chỗ tiến trình, cấp phát dư) 10/2/2007 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành Trần Hồ Thủy Tiên 99 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4 QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng động C 10/2/2007 C C B B A A A A A HĐH HĐH HĐH HĐH HĐH D Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - vùng Cấp phát các phân Trần Hồ Thủy... Nguyên lý Hệcó điềulỗi hành Địa chỉ Trần Hồ Thủy Tiên 98 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG CHƯƠNG 4 QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục Các hệ thống đa chương với phân vùng động - Xảy ra hiện tượng phân mảnh ngoại vi - Kỹ thuật “dồn bộ nhớ : kết hợp các mảnh bộ nhớ nhỏ rời rạc thành một vùng nhớ lớn liên tục ⇒ Các tiến trình có thể bị di chuyển ⇒ Kích thước tiến trình tăng trưởng trong quá trình xử lý mà