Понятие физического и виртуального адреса. Связывание адресов.

Физическая память представляет собой одномерный массив ячеек памяти, расположенных на микросхеме памяти. Набор адресов этих ячеек называется физическим адресным пространством. Каждый процесс имеет логическое адресное пространство, т.е. массив адресов, относительно начала процесса. Логические адреса являются относительными и используются только в одном процессе. Физические адреса абсолютные и используются процессором для обращения к ячейкам памяти. Таким образом, логический адрес должен для использования процессором преобразовываться в физический. Такое преобразование называется связыванием или трансляцией адреса. Связывание может производиться:

1) На этапе компиляции. Компилятор преобразует относительные ссылки в физические абсолютные и записывает их в бинарный код программы. В результате такой процесс может быть загружен только в определенное место в памяти. Достоинства: благодаря отсутствию последующего связывания высокая скорость работы. Недостатки: процесс не может быть передвинут по памяти. При свопинге требует загрузки обратно в то же место. Несколько процессов могут требовать размещения в одном месте.

2) На этапе загрузки. Компилятор формирует в бинарном коде относительные адреса, которые преобразуются в абсолютные при загрузке процесса в память. Достоинства: процесс может быть загружен в любое место памяти. Недостатки: поскольку в памяти относительные ссылки уже преобразованы в физические, то процесс может передвигаться по памяти, и при свопинге требует возвращения в то же место.

3) На этапе выполнения. Компилятор формирует относительные ссылки, которые в таком же виде загружаются в память. При каждом обращении к памяти относительные ссылки при участии MMU преобразуются в физические. Достоинства: полная гибкость размещения процессов в памяти. Процесс может перемещаться и загружаться/выгружаться в любое место. Недостаток: замедление работы из-за необходимого связывания при каждом обращении.

18. Статическое распределение памяти: разделы с фиксированными границами

Память предварительно разбивается на разделы фиксированного размера. В каждом разделе может разместить только 1 процесс. При этом процесс не может занимать больше 1 раздела. Недостатки: количество процессов ограничено количеством разделов; большая внутренняя фрагментация; потеря свободного места в каждом разделе. Во время работы процесс ограничен по размерам размером своего раздела.

19. Статическое распределение памяти: один процесс в памяти.

Все физическое пространство выделяется одному процессу, многозадачность реализована быть не может. Логический адрес равен физическому, связывание не требуется.

20. Динамическое распределение памяти: разделы с подвижными границами. Уплотнение памяти. Свопинг.

1) Раздел с подвижными границами.

Изначально память не разбивается на разделы, а представляет собой единое свободное пространство. Во время работы процессам выделяется свободное место. Таким образом, чтобы максимально плотно занять физическую память. Завершаясь, процессы освобождают выделенные им участки, тем самым создавая свободные разделы произвольного размера. В дальнейшем система размещает новые процессы в этих свободных разделах. Достоинства: кол-во процессов не ограничено кол-вом разделов; соседние свободные разделы объединяются. Недостатки: Внешняя фрагментация, из-за того что размеры новых процессов не равны размерам свободных разделов; процесс ограничивается по размеру соседними процессами.

2) Стратегии уплотнения памяти.

а) BestFit. Процесс размещается в разделе наиболее подходящем ему по размеру. На фрагментацию теряется минимум пространства.

б) WorseFit. Процесс размещается в разделе более всего отличающимся по размеру. В оставшемся свободном пространстве может быть размещен другой процесс.

в) FirstFit / RandomFit. Процесс размещается в первом разделе подходящем по размеру. Благодаря отсутствию необходимого поиска более подходящего раздела, стратегия наиболее производительна.

21. Сегментная организация памяти.
Недостатком страничной памяти является разбиение адресного пространства на страницы не зависимо от логического содержимого. Поскольку содержимое разного рода (код, данные) может храниться и обрабатываться по разному, то адресное пространство необходимо разбивать не на фиксированные участки, а по содержимому. Такой участок называется сегментом. Процесс разбивается на логические сегменты, каждый из которых размещен в физическом пространстве не зависимо друг от друга. Благодаря тому, что ОС известен тип содержимого сегмента, сегменты могут разделяться между несколькими процессами, получать различные права доступа и прочие атрибуты (код только чтение, данные – чтение и запись). Логический адрес представляет собой пару чисел: сегмент-смещение. При размещении сегмента в физической памяти физический адрес его начала, права доступа и прочая информация сохраняется в таблице сегментов процесса. При связывании по номеру сегмента из таблицы сегмента процесса получается адрес его начала, к которому добавляется смещение для получения физического адреса ячейки. Поскольку сегменты различного размера, то размещение их в физической памяти аналогично размещению памяти с подвижными разделами. Поэтому при размещении сегментов в памяти могут быть использованы стратегии BestFit, WorstFit, RandomFit. Достоинства: осмысленность разбиения приводит к возможности различной интерпретации сегментов. Недостатки: поскольку сегменты различного размера, то наблюдаются те же проблемы, что и при распределении памяти с подвижными разделами, в первую очередь – фрагментация.

Дата добавления: 2015-08-13