2011. Машбук (1114722), страница 63

Файл №1114722 2011. Машбук (2011. Машбук) 63 страница2011. Машбук (1114722) страница 632019-05-08СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 63)

Возможна организацияотработки промаха без прерываний, когда система самостоятельно, имея регистр началапрограммной таблицы страниц, обращается к этой таблице и осуществляет в ней поиск.Возможна модель с прерыванием, когда при промахе возникает прерывание, управлениепередается операционной системе, которая затем начинает работать с программнойтаблицей страниц, и т.д. Заметим, что вторая модель менее эффективная, посколькупрерывания ведут к увеличению накладных расходов.235Вирт.

адресVPФизическаяпамять:offsetTLBвирт. стр.физ. стр.hitФиз. адресFP…offsetmiss…Таблицастраниц:Рис. 136. TLB-таблица (Translation Look-aside Buffer).Итак, рассмотренная модель использования TLB-таблиц является реальной, посравнению с той моделью, которая была описана в начале курса. Одной из главныхпроблем этого подхода является проблема, связанная с большим размером таблицыстраниц. Отметим, что большой размер этой таблицы плох по двум причинам: во-первых,при смене контекста система так или иначе обязана поменять эту таблицу, а такжесодержимое TLB, т.к.

там хранится информацию об одном процессе, а во-вторых, этопроблема, связанная с организацией мультипроцессирования, — необходимо решать, гдеразмещать все таблицы различных процессов.Одним из решений, позволяющих снизить размер таблицы страниц, являетсямодель иерархической организации таблицы страниц (Рис. 137). В этом случаеинформация о странице представляется не в виде одного номера страницы, а в видесовокупности номеров, используя которые, можно получить номер соответствующейфизической страницы, посредством обращения к соответствующим таблицам,участвующим в иерархии (это может быть 2-х-, 3-х- или даже 4-хуровневая иерархия).Пусть имеется 32-разрядный виртуальный адрес, который в свете рассмотреннойранее модели может, например, содержать 20-разрядный номер виртуальной страницы и12-разрядное значение смещения в ней.

Если же используется двухуровневаяиерархическая организация, то этот же виртуальный адрес можно трактовать, к примеру,как 10-разрядный индекс во «внешней» таблице групп (или кластеров) страниц, 10разрядное смещение в таблице второго уровня и, наконец, 12-разрядное смещение вфизической странице. Соответственно, чтобы получить номер физической страницынеобходимо по индексу во «внешней» таблице групп страниц найти необходимую ячейку,содержащую начальный адрес таблицы второго уровня, затем по этому адресу и позначению смещения в виртуальном адресе находится нужная запись в таблице страницвторого уровня, которая уже и содержит номер соответствующей физической страницы.236VPoffset2012VP1VP2offset101012Индекс поСмещение по«внешней» таблицестранице,групп (кластеров) указанной черезстраницVP1VP1VP2«Внешняя»таблица групп(кластеров)страницТаблицыстраниц второгоуровняРис.

137. Иерархическая организация таблицы страниц.ФизическаяпамятьИспользуя данный подход, может оказаться, что всю таблицу страниц хранить впамяти вовсе необязательно: из-за принципа локализации будет достаточно хранитьсравнительно небольшую «внешнюю» таблицу групп страниц и некоторые таблицывторого уровня (они также имеют незначительные размеры); все необходимые таблицывторого уровня можно подкачивать по мере надобности.Подобные рассуждения можно распространить на большее число уровнейиерархии, но, начиная с некоторого момента, эффективность системы начинает сильнопадать с ростом числа уровней иерархии (из-за различных накладных расходов), поэтомуобычно число уровней ограничено четырьмя.Существует иное решение, позволяющее также обойти проблему большого размератаблицы страниц, - оно основано на использовании хеширования (на использовании т.н.хеш-таблиц).

Это решение в свою очередь, базируется на использовании хеш-функции,или функции расстановки (Рис. 138). Эти функции используются в следующей задаче:пусть имеется некоторое множество значений, которое необходимо каким-то образомотобразить на множество фиксированного размера.

Для осуществления этого отображенияиспользуют функцию, которая по входному значению определяет номер позиции (номеркластера, куда должно попасть это значение). Но эта функция имеет свои особенности:при ее использовании возможны коллизии, связанные с тем, что различные значениямогут оказаться в одном и том же кластере.VPoffsetVP1FP1VP2FP2F(VP)FPoffset…Хеш-функцияVPFP…ФизическаяпамятьХеш-таблицаРис.

138. Использование хеш-таблиц.237Модель преобразования адресов, основанная на хешировании, достаточно проста.Из виртуального адреса аппаратно извлекается номер виртуальной страницы, которыйподается на вход некоторой хеш-функции, отображающей значение на аппаратнуютаблицу (т.н. хеш-таблицу) фиксированного размера. Каждая запись в данной таблицехранит начало списка коллизий, где каждый элемент списка является парой: номервиртуальной страницы — соответствующий ему номер физической страницы. Итак,перебирая соответствующий список коллизий, можно найти номер исходной виртуальнойстраницы и соответствующий номер физической страницы. Подобное решение имеет своидостоинства и недостатки: в частности, возникают проблемы с перемещением списковколлизий.Еще одним решением, позволяющим снизить размер таблицы страниц, являетсямодель использования т.н.

инвертированных таблиц страниц (Рис. 139). Главнойсложностью данного решения является требование к процессору на аппаратном уровнеработать с идентификаторами процессов (их PID). Примерами таких процессоров могутслужить процессоры серий SPARC и PowerPC.PIDVPFPoffsetoffsetFPPIDVPпоискТаблица страницРис. 139. Инвертированные таблицы страниц.В этой модели виртуальный адрес трактуется как тройка значений: PID процесса,номер виртуальной страницы и смещение в этой странице. При таком подходеиспользуется единственная таблица страниц для всей системы, и каждая строка даннойтаблицы соответствует физической странице (с номером, равным номеру этой строки).При этом каждая запись данной таблицы содержит информацию о том, какому процессупринадлежит данная физическая страница, а также какая виртуальная страница этогопроцесса размещена в данной физической странице. Итак, имея пару PID процесса иномер виртуальной страницы, производится поиск ее в таблице страниц, и по смещениюнайденного результата определяется номер физической страницы.К достоинствам данной модели можно отнести наличие единственной таблицыстраниц, обновление которой при смене контекстов сравнительно нетрудоемкое:операционная система производит обновление тех строк таблицы, для которых всоответствующие физические страницы происходит загрузка процесса.

Отметим, что«тонким местом» данной модели является организация поиска в таблице. Если будетиспользоваться прямой поиск, то это приведет к существенным накладным расходам. Дляоптимизации этого момента возможна надстройка над этим решением болееинтеллектуальных моделей — например, модели хеширования и/или использования TLBтаблиц.Революционным достоинством страничной организации памяти стало то, чтоисполняемый в системе процесс может использовать очень незначительную частьфизического ресурса памяти, а все остальные его страницы могут размещаться вовнешней памяти (быть откачанными). Очевидно, что и страничная организация памяти238имеет свои недостатки: в частности, это проблема фрагментации внутри страницы.

Всвязи с использованием страничной организации памяти встает еще одна проблема — этопроблема выбора той страницы, которая должна быть откачана во внешнюю память принеобходимости загрузить какую-то страницу из внешней памяти. Эта задача имеетмножество решений, некоторые из которых будут освещены ниже.Первым рассмотрим алгоритм NRU (Not Recently Used — не использовавшийся впоследнее время). Этот алгоритм основан на том, что с любой страницей ассоциируютсядва признака, один из которых отвечает за обращение на чтение или запись к странице (Rпризнак), а второй — за модификацию страницы (M-признак), когда в страницу что-тозаписывается. Значение этих признаков устанавливается аппаратно. Имеется такжевозможность посредством обращения к операционной системе обнулять эти признаки.Итак, алгоритм NRU действует по следующему принципу. Изначально для всехстраниц процесса признаки R и M обнуляются.

По таймеру или по возникновениюнекоторых событий в системе происходит программное обнуление всех R-признаков.Когда системе требуется выбрать какую-то страницу для откачки из оперативной памяти,это осуществляется следующим образом. Все страницы, принадлежащие данномупроцессу, делятся на 4 категории в зависимости от значений признаков R и M.Класс 0: R = 0, M = 0. Это те страницы, в которых не происходило обращение впоследнее время и в которых не сделано ни одно изменение.Класс 1: R = 0, M = 1. Это те страницы, к которым в последний период не былообращений (поскольку программно обнулен R-признак), но в этой странице в своевремя произошло изменение.Класс 2: R = 1, M = 0.

Это те страницы, из которых за последний таймаут читаласьинформация.Класс 3: R = 1, M = 1. Это те страницы, к которым за последнее время былиобращения, в т.ч. обращения на запись, т.е. это активно используемые страницы.Соответственно, алгоритм предлагает выбирать страницу для откачиванияслучайным способом из непустого класса с минимальным номером.Следующий алгоритм, который мы рассмотрим, — это алгоритм FIFO.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
3,79 Mb
Материал
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов лекций

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6418
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее