Операциялық жүйелер, орта және қабықтар

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

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.