Управление памятью операционной системы - Контрольная работа

Память является важнейшим ресурсом, требующим тщательного управления со стороны мультипрограммной операционной системы. Функциями ОС по управлению памятью являются: отслеживание свободной и занятой памяти, выделение памяти процессам и освобождение памяти при завершении процессов, вытеснение процессов из оперативной памяти на диск, когда размеры основной памяти не достаточны для размещения в ней всех процессов, и возвращение их в оперативную память, когда в ней освобождается место, а также настройка адресов программы на конкретную область физической памяти. Для идентификации переменных и команд используются символьные имена (метки), виртуальные адреса и физические адреса (рисунок 1). Виртуальные адреса вырабатывает транслятор, переводящий программу на машинный язык. Так как во время трансляции в общем случае не известно, в какое место оперативной памяти будет загружена программа, то транслятор присваивает переменным и командам виртуальные (условные) адреса, обычно считая по умолчанию, что программа будет размещена, начиная с нулевого адреса.Все методы управления памятью могут быть разделены на два класса: методы, которые используют перемещение процессов между оперативной памятью и диском, и методы, которые не делают этого (рисунок 2.8).Это может быть выполнено вручную оператором во время старта системы или во время ее генерации. Очередная задача, поступившая на выполнение, помещается либо в общую очередь (рисунок 3), либо в очередь к некоторому разделу. Подсистема управления памятью в этом случае выполняет следующие задачи: · сравнивая размер программы, поступившей на выполнение, и свободных разделов, выбирает подходящий раздел, · осуществляет загрузку программы и настройку адресов.Каждой вновь поступающей задаче выделяется необходимая ей память. После завершения задачи память освобождается, и на это место может быть загружена другая задача. Так в момент t0 в памяти находится только ОС, а к моменту t1 память разделена между 5 задачами, причем задача П4, завершаясь, покидает память. На освободившееся после задачи П4 место загружается задача П6, поступившая в момент t3. Задачами операционной системы при реализации данного метода управления памятью является: · ведение таблиц свободных и занятых областей, в которых указываются начальные адреса и размеры участков памяти, · при поступлении новой задачи - анализ запроса, просмотр таблицы свободных областей и выбор раздела, размер которого достаточен для размещения поступившей задачи, · загрузка задачи в выделенный ей раздел и корректировка таблиц свободных и занятых областей, · после завершения задачи корректировка таблиц свободных и занятых областей.Одним из методов борьбы с фрагментацией является перемещение всех занятых участков в сторону старших либо в сторону младших адресов, так, чтобы вся свободная память образовывала единую свободную область (рисунок 5). В дополнение к функциям, которые выполняет ОС при распределении памяти переменными разделами, в данном случае она должна еще время от времени копировать содержимое разделов из одного места памяти в другое, корректируя таблицы свободных и занятых областей. Сжатие может выполняться либо при каждом завершении задачи, либо только тогда, когда для вновь поступившей задачи нет свободного раздела достаточного размера.Уже достаточно давно пользователи столкнулись с проблемой размещения в памяти программ, размер которых превышал имеющуюся в наличии свободную память. Все оверлеи хранились на диске и перемещались между памятью и диском средствами операционной системы. Однако разбиение программы на части и планирование их загрузки в оперативную память должен был осуществлять программист. Пользователь пишет программы так, как будто в его распоряжении имеется однородная оперативная память большого объема, но в действительности все данные, используемые программой, хранятся на одном или нескольких разнородных запоминающих устройствах, обычно на дисках, и при необходимости частями отображаются в реальную память. Таким образом, виртуальная память - это совокупность программно-аппаратных средств, позволяющих пользователям писать программы, размер которых превосходит имеющуюся оперативную память; для этого виртуальная память решает следующие задачи: · размещает данные в запоминающих устройствах разного типа, например, часть программы в оперативной памяти, а часть на диске;При загрузке операционная система создает для каждого процесса информационную структуру - таблицу страниц, в которой устанавливается соответствие между номерами виртуальных и физических страниц для страниц, загруженных в оперативную память, или делается отметка о том, что виртуальная страница выгружена на диск.

Оглавление

1. Управление памятью

2. Методы распределения памяти без использования дискового пространства

3. Распределение памяти фиксированными разделами

4. Распределение памяти разделами переменной величины

5. Перемещаемые разделы

6. Понятие виртуальной памяти

7. Страничное распределение

8. Сегментное распределение

9. Странично-сегментное распределение

10. Свопинг

1. Управление памятью