Операциялық жүйелер, орта және қабықтар

Презентация қосу

Операциялық жүйелер, орта және
қабықтар

Жадты
басқару
Жадты басқару
Оперативтік жады- ОС жағынан басқаруды талап ететін есептеуіш жүйенің
маңызды ресурсы. Себебі- процестер мен ағындар жедел жадыда сақталады және
өңделеді.Жады операциялық жүйенің қолданбалары мен модульдері арасында
бөлінеді.
Жедел жадыны басқару бойынша ОЖ функциялары:
Бос және бос жадтың болуын қадағалау;
Үдерістердің адрестік кеңістігіне қол жеткізуді бақылау;
Барлық процестерді орналастыру үшін жад өлшемдері жеткіліксіз болған кезде
кодтар мен деректерді жедел жадтан дискіге ығыстыру және оларды кері қайтару;
Нақты физикалық жад аймағына бағдарлама адрестерін орнату;
Өзара араласудан бөлінген жады салаларын қорғау.

Жадты басқару үшін жауап беретін OS бөлігі жад менеджері деп аталады.
Жадтың физикалық ұйымы
Компьютердің есте сақтау құрылғылары кем дегенде екі деңгейге
бөлінеді: негізгі (басты, жедел, физикалық) және екінші (сыртқы)
жады.
Негізгі жады бірбайтты ұяшықтардың реттелген массиві болып
табылады, олардың әрқайсысының бірегей мекен-жайы (нөмірі) бар.
Процессор команданы негізгі жадыдан шығарып, декодтайды және
орындайды. Пәрменді орындау үшін тағы бірнеше негізгі жад
ұяшықтарына хабарласу қажет болуы мүмкін.
Екінші жадты (бұл негізінен дискілер) байттар тізбегінен тұратын бір
өлшемді желілік мекенжай кеңістігі ретінде қарастыруға болады.
Оперативті жадқа қарағанда, ол энергияға тәуелді, айтарлықтай үлкен
сыйымдылыққа ие және негізгі жадты кеңейту ретінде пайдаланылады.
Жады иерархиясы
Жедел жадқа ағындарды
ұсыну
Айнымалыларды және бағдарлама
командаларын сәйкестендіру үшін әр түрлі
адрестер қолданылады:
– Символдық (айнымалылардың, функциялардың
және т. б. аттары).);
– Виртуалды - компиляторлар шығаратын шартты
сандық мәндер;
– Физикалық - жедел жадқа нақты орналастырудың
мекен-жайлары.
Адрестерді байланыстыру
Виртуалды кеңістік
Виртуалды адрестер жиынтығы виртуалды адрестік кеңістік деп аталады.
Виртуалды кеңістіктің ықтимал адрестерінің диапазоны барлық
процестерде бірдей.
Әр түрлі процестердің виртуалды адрестерінің сәйкес келуі қақтығыстарға
әкелмеуі тиіс және операциялық жүйе әр түрлі процестердің виртуалды
адрестерін әр түрлі физикалық адрестерге бейнелейді.
Әр түрлі ОЖ виртуалды мекенжай кеңістігін ұйымдастырады:
– Сызықтық ұйым-кеңістік адрестердің үздіксіз сызықтық реттілігімен
(басқа адрестік кеңістіктің жазық құрылымы бойынша) ұсынылады.
– Сегментті ұйым-кеңістік жеке бөліктерге бөлінеді. Бұл жағдайда
желілік мекен-жайдан басқа виртуалды мекен-жай (сегмент, жылжу)
пайдаланылуы мүмкін.
Виртуалды мекенжай
кеңістігі
Виртуалды мекенжай кеңістігінде екі үздіксіз бөлік бөлінеді:
– Жүйелік- барлық жүйе үшін ортақ модульдерді орналастыру
үшін (ОЖ ядросының кодтары мен деректері, басқа
қызметтік Модульдер орналастырылады));
– Пайдаланушы- кодты және пайдаланушы
бағдарламаларының деректерін орналастыру үшін.
Жүйелік аймақ бетпен ығыстыруға ұшырайтын облысты және
бетпен ығыстыру таратылмайтын облысты қамтиды.
Соңғысында тез реакция немесе жадта тұрақты болуын талап
ететін жүйелік процестер орналасқан. Қалған сегменттер
теңшелетін қосымшалар сияқты ығыстырылады.
Жадыны үлестіру
алгоритмдері
Жадты тарату әдістері

Сыртқы жадты
Сыртқы жадсыз пайдалану

Бекітілген бөлімдермен Бекітілген бөлімдермен

Динамикалық бөлімдермен Сегменттік бөлу

Орны ауыстырылатын
бөлімдер
Сегментті-беттік бөлу
Бекітілген бөлімдер сызбасы
Схема жалпы адрестік кеңістікті тіркелген шаманың бірнеше
бөліміне алдын ала бөлуге негізделген.
Процестер сол немесе өзге бөлімге орналастырылады.
Процестің физикалық және логикалық мекенжайларын
байланыстыру оны жүктеу кезеңінде болады.
Динамикалық бөлу. Свопинг.
Уақыт бөлумен жүйелерде жадының барлық пайдаланушы
процестері болуы мүмкін емес жағдай болуы мүмкін.
Мұндай жағдайларда свопинг (swapping) қолданылады-
процестерді басты жадыдан дискіге ауыстыру және
толығымен қайта. Үдерістерді дискіге ішінара түсіру
беттік ұйым (paging) бар жүйелерде жүзеге асырылады.
Түсірілген процесс сол мекенжай кеңістігіне немесе
басқасына қайтарылуы мүмкін. Бұл шектеу байланыс
әдісімен белгіленеді. Орындау кезінде байланыс схемасы
үшін процесті басқа жад орнына жүктеуге болады.
Ауыспалы бөлімдер сызбасы
Жад менеджері жұмысының типтік циклі бос учаскені (бөлімін) бөлуге арналған
сұранысты талдаудан, стратегиялардың біріне сәйкес (бірінші лайықты, ең
лайықты және ең аз лайықты), таңдалған бөлімге үдерісті жүктеуден және бос
және жұмыспен қамтылған облыстар кестелерінің кейінгі өзгерістерінен тұрады.
Осындай түзету процесс аяқталғаннан кейін де қажет. Адрестерді байланыстыру
жүктеу және орындау кезеңдерінде жүзеге асырылуы мүмкін.
Беттік ұйым
Беттік жады ұйымы жағдайында (немесе paging) логикалық
мекенжай кеңістігі, сондай-ақ физикалық блоктар жиынтығынан
немесе бірдей өлшемдегі беттен тұрады.
Бұл ретте логикалық беттер (page) пайда болады, ал физикалық
жадындағы тиісті бірліктер бет кадрлары (page frames) деп аталады.
Беттер (және бет кадрлары) әдетте 2 санның дәрежесі болып
табылатын белгіленген ұзындығы бар және жабыла алмайды.
Әрбір кадр бір деректер бетін қамтиды. Мұндай ұйым кезінде
сыртқы фрагментация жоқ, ал ішкі фрагментация салдарынан
жоғалтулар, өйткені процесс беттердің бүтін санын алады,
процестің соңғы бетінің бөлігімен шектеледі.
Логикалық және физикалық
мекенжайлардың байланысы
Беттік жүйедегі логикалық мекен-жай – реттелген жұп
(p,d), мұнда p-виртуалды жадыдағы беттің нөмірі, ал d-
адресті элемент орналасқан p беті шеңберінде жылжу.
Адрестік кеңістікті беттерге бөлу программист үшін
көрінбейтін есептеуіш жүйемен жүзеге асырылады.
Мекен-жайы болып табылады двумерным тұрғысынан
ғана операциялық жүйесінің тұрғысынан бағдарламашы
адрестік кеңістік процесінің қалады айтады.
Бет ұйым жанындағы адрестеу
сызбасы
Сегментті және сегментті-беттік
жады ұйымы
Сегменттер, беттен айырмашылығы, айнымалы өлшем болуы
мүмкін.
Әрбір сегмент-0 бастап басталатын адрестердің сызықтық тізбегі.
Сегменттің ең үлкен өлшемі процессордың разрядтылығымен
анықталады (32-разрядты адресация кезінде 232 байт немесе 4
Гбайт).
Сегменттің өлшемі динамикалық түрде өзгеруі мүмкін (мысалы,
стек сегменті). Сегмент кестесінің элементінде сегмент басындағы
физикалық мекен-жайдан басқа, әдетте сегменттің ұзындығы да бар.
Логикалық мекенжай – реттелген бу v=(s,d), сегменттің нөмірі және
сегменттің ішінде жылжу.
Сегментті ұйым кезінде логикалық
мекенжайды түрлендіру
Жадтың бет- сегменттік ұйымы
кезінде мекенжайды қалыптастыру
Виртуалды жады
Бағдарламалық жасақтаманы әзірлеушілер жадыда
үлкен бағдарламаларды орналастыру мәселесін жиі
шешуге тура келеді, олардың мөлшері қол жетімді жедел
жадыдан артық.
Компьютерлердің архитектурасын дамыту және жадыны
басқару бойынша операциялық жүйенің мүмкіндіктерін
кеңейту осы мәселені шешуді компьютерге ауыстыруға
мүмкіндік берді. Виртуалды жадтың (virtual memory)
пайда болуы тәсілдердің бірі болды.
Виртуалды жадымен жұмыс
тұжырымдамасы
Белсенді процесс жұмыс істейтін ақпарат жедел жадта орналасуы тиіс.
Виртуалды жад сұлбаларында процесске барлық қажетті ақпарат
Негізгі жадыда бар деген иллюзия жасалады.
– біріншіден, процесспен алынған жады бірнеше бөлікке бөлінеді,
мысалы, беттер;
– екіншіден, процесс өтетін логикалық мекенжай (логикалық бет)
физикалық адреске (физикалық бетке);
– ақырында, процесс өтетін бет физикалық жадында болмаған
жағдайда, оны дискіден айдау керек.
Беттің бар болуын бақылау үшін жадқа бет кестесіндегі бет
атрибуттарының құрамына кіретін арнайы қатысу биті енгізіледі.
Деректерді кэштеу
Деректерге қатынауды жеделдету үшін кэштеу принципі
қолданылады. Есептеу жүйелерінде есте сақтау
құрылғыларының иерархиясы бар:
– төменгі деңгей ауқымды, бірақ салыстырмалы түрде
баяу диск жады;
– жедел жады;
– жоғарғы деңгей-процессорлық кэштің аса жедел жады.
Әрбір деңгей кэштің төмендегілерге қатысты рөлін
атқарады.
Деректерді кэштеу
Деректер элементі туралы кэш жадындағы әрбір жазба
қамтиды:
– Деректер элементінің мәні;
– Бұл деректер элементі негізгі жадында бар
мекенжай;
– Кэште деректерді алмастыру алгоритмін іске асыру
үшін пайдаланылатын қосымша ақпарат және
деректердің модификациясы мен өзектілігі белгісін
қамтиды.

Ұқсас жұмыстар

Компьютердің эволюцияның этаптары

ЖҮЙЕЛЕРДІ ҚОРҒАУ

Операциялық жүйені құру принциптері

Серверлік операциялық жүйелер

Тәуелсіздік әзірлеуші

Операциялық жүйелер және түрлері

Операциялық жүйелер, түрлері, қызметі жайлы

Windows операциялық жүйелері

Операциялық жүйелер, түрлері, қызметі туралы

Linux операциялық жүйе

Пәндер