Bộ nhớ ảo-Tóm tắt Bộ nhớ ảo-Tóm tắt Bởi: Giảng viên Trần Hạnh Nhi Các kỹ thuật hỗ trợ mô hình tổ chức nhớ đại : Swapping : sử dụng thêm nhớ phụ để lưu trữ tạm tiến trình bị khóa, nhờ tăng mức độ đa chương hệ thống với cấu hình máy có dung lượng nhớ thấp Bộ nhớ ảo : sử dụng kỹ thuật phân trang theo yêu cầu, kết hợp thêm kỹ thuật swapping để mở rộng nhớ Tách biệt không gian địa không gian vật lý, nhờ xử lý chương trình có kích thước lớn nhớ vật lý thật Khi cài đặt nhớ ảo, phải sử dụng thuật toán thay trang thích hợp để chọn trang bị chuyển tạm thời nhớ phụ, dành chỗ nhớ cho trang Các thuật toán thay thường sử dụng FIFO, LRU thuật toán xấp xỉ LRU, thuật toán thống kê NFU, MFU Khi mức độ đa chương tăng cao đến chừng mực đó, hệ thống lâm vào tình trạng trì trệ tất tiến trình thiếu khung trang Có thể áp dụng mô hình working set để dành cho tiến trình đủ khung trang cần thiết thời điểm, từ ngăn chặn tình trạng trì trệ xảy Củng cố học Các câu hỏi cần trả lời sau học : Bộ nhớ ảo ? Sự thật đằng sau ảo giác: giới hạn nhớ ảo ? Chi phí thực hiện? Các vấn đề nhớ ảo : thay trang, cấp phát khung trang ? Mô hình working set : khái niệm, cách tính thực tế, sử dụng ? 1/5 Bộ nhớ ảo-Tóm tắt Bài Tập Bài Khi xảy lỗi trang ? Mô tả xử lý hệ điều hành có lỗi trang Bài 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 trang ( 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 ? Bài Một máy tính 32-bit địa chỉ, sử dụng bảng trang nhị cấp Địa ảo phân bổ sau : bit dành cho bảng trang cấp 1, 11 bit cho bảng trang cấp 2, cho offset Cho biết kích thước trang hệ thống, địa ảo có trang ? Bài Giả sử địa ảo 32-bit phân tách thành trường a,b,c,d trường dùng cho bảng trang tam cấp, trường thứ dành cho offset Số lượng trang có phụ thuộc vào kích thước trường không ? Nếu không, trường ảnh hưởng đến số lượng trang, trường không ? Bài Một máy tính có 48-bit địa ảo, 32-bit địa vật lý Kích thước trang 8K Có phần tử bảng trang ( thông thường)? Trong bảng trang nghịch đảo ? Bài Một máy tính cung cấp cho người dùng không gian địa ảo 232 bytes Máy tính có nhớ vật lý 218 bytes Bộ nhớ ảo thực với kỹ thuật phân trang, kích thước trang 4096 bytes Một tiến trình người dùng phát sinh địa ảo 11123456 Giải thích cách hệ thống chuyển đổi địa ảo thành địa vật lý tương ứng Phân biệt thao tác phần mềm phần cứng Bài 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 miliseconds có sẵn khung trang trống, trang bị thay không bị sửa đổi nội dung, tốn 20 miliseconds trang bị thay bị sửa đổi nội dung Mỗi truy xuất nhớ tốn 100nanoseconds Giả sử trang bị thay có xác suất bị sử đổi 70% Tỷ lệ phát sinh lỗi trang phải để trì thời gian truy xuất nhớ ( effective acess time) không vượt 200nanoseconds ? Bài Xét thuật toán thay trang sau Xếp thứ tự chúng dựa theo tỷ lệ phát sinh lỗi trang chúng Phân biệt thuật toán chịu đựng nghịch lý Belady thuật toán không bị nghịch lý ảnh hưởng 2/5 Bộ nhớ ảo-Tóm tắt a)LRU b)FIFO c)Chiến lược thay tối ưu d)Cơ hội thứ hai Bài 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 " hội thứ 2" Bài 10 Xét mảng hai chiều A: var A: array [1 100, 100] of integer; Với A[1][1] lưu trữ vị trí 200, nhớ tổ chức theo kỹ thuật phân trang với kích thước trang 200 Một tiến trình trang (chiếm vị trí từ đến 199) thao tác ma trận ; thị nạp từ trang Với khung trang, có lỗi trang phát sinh thực vòng lặp sau để khởi động mảng, sử dụng thuật toán thay LRU , giả sử khung trang chưá tiến trình, hai khung trang lại khởi động trạng thái trống : 3/5 Bộ nhớ ảo-Tóm tắt a for j:= to 100 for i :=1 to 100 A[i][j]:= 0; b for i :=1 to 100 for j:=1 to 100 A[i][j]:= 0; Bài 11 Xét chuỗi truy xuất nhớ sau: 1, , , , , , , , , , , , , , , , , , , Có lỗi trang xảy sử dụng thuật toán thay sau đây, giả sử có 1, 2, 3, 4, 5, 6, khung trang ? a) LRU b) FIFO c) Chiến lược tối ưu Bài 12 Trong hệ thống sử dụng kỹ thuật phân trang theo yêu cầu, xét hai đoạn chương trình sau đây: const N = 1024*1024 var A,B : array [1 N] of integer; [Program 1] for i:=1 to N A[i]:=i; for i:=1 to N B[A[i]]:=random(N); [Program 2] for i:=1 to N A[i]:= random(N); 4/5 Bộ nhớ ảo-Tóm tắt for i:=1 to N B[A[i]]:=i; Bài 13 Giả sử có máy tính đồ chơi sử dụng 7-bit địa Kích thước trang bytes, hệ thống sử dụng bảng trang nhị cấp, dùng 2-bit làm mục đến bảng trang cấp , 2-bit làm mục đến bảng trang cấp Xét tiến trình sử dụng địa phạm vi sau : 15, 21 29, 94 106, 115 127 a) Vẽ chi tiết toàn bảng trang cho tiến trình b) Phải cấp phát cho tiến trình khung trang, giả sử tất nằm nhớ ? c) Bao nhiêu bytes ứng với vùng phân mảnh nội vi tiến trình này? d) Cần nhớ cho bảng trang tiến trình ? Bài 14 Giả sử có máy tính sử dụng 16-bit địa Bộ nhớ ảo thực với kỹ thuật phân đoạn kết hợp phân trang, kích thước tối đa phân đoạn 4096 bytes Bộ nhớ vật lý phân thành khung trang có kích thước 512 bytes a) Thể cách địa ảo phân tích để phản ánh segment, page, offset b) Xét tiến trình sử dụng miền địa sau, xác định số hiệu segment số hiệu page tương ứng segment mà chương trình truy cập đến : 350 1039, 3046 3904, 7100 9450, 33056 39200, 61230 63500 c) Bao nhiêu bytes ứng với vùng phân mảnh nội vi tiến trình này? d) Cần nhớ cho bảng phân đoạn bảng trang tiến trình ? 5/5 .. .Bộ nhớ ảo-Tóm tắt Bài Tập Bài Khi xảy lỗi trang ? Mô tả xử lý hệ điều hành có lỗi trang Bài Giả sử có chuỗi truy xuất nhớ có chiều dài p với n số hiệu trang... 2/5 Bộ nhớ ảo-Tóm tắt a)LRU b)FIFO c)Chiến lược thay tối ưu d)Cơ hội thứ hai Bài Một máy tính có khung trang Thời điểm nạp, thời điểm truy cập cuối cùng, bit reference (R), modify (M) trang nhớ. .. động trạng thái trống : 3/5 Bộ nhớ ảo-Tóm tắt a for j:= to 100 for i :=1 to 100 A[i][j]:= 0; b for i :=1 to 100 for j:=1 to 100 A[i][j]:= 0; Bài 11 Xét chuỗi truy xuất nhớ sau: 1, , , , , , , ,