Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Создай свою операционную систему!

Рассылка закрыта

При закрытии подписчики были переданы в рассылку "Обзор инструментов SEO-оптимизатора и методов продвижения" на которую и рекомендуем вам подписаться.

Вы можете найти рассылки сходной тематики в Каталоге рассылок.

←   Июнь 2005   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Автор
Alexander

Статистика

992 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Создай свою операционную систему! #11


Информационный Канал Subscribe.Ru
Проект UzhOS uzhos.tk



Сетевые операционные системы

Глава 5. Управление памятью

Продолжение

Алгоритмы распределения памяти

Следует ли назначать каждому процессу одну непрерывную область физической памяти или можно выделять память "кусками"? Должны ли сег-менты програм-мы, загруженные в память, находиться на одном месте в тече-ние всего периода выполнения процесса или можно ее время от времени сдвигать? Что делать, если сегменты программы не помещаются в имею-щуюся память? Разные ОС по-разному отвечают на эти и другие базовые во-просы управления памятью. Далее будут рассмотрены наиболее общие под-ходы к распределению памяти, которые были характерны для разных перио-дов развития операционных систем. Некото-рые из них сохранили актуаль-ность и широко используются в современных ОС, другие же представляют в основном только познавательный интерес, хотя их и сегодня можно встре-тить в специализированных системах.

На рис. 5.7 все алгоритмы распределения памяти разделены на два класса: алго-ритмы, в которых используется перемещение сегментов процес-сов между опера-тивной памятью и диском, и алгоритмы, в которых внешняя память не привлека-ется.

Распределение памяти фиксированными разделами

Простейший способ управления оперативной памятью состоит в том, что память разбивается на несколько областей фиксированной величины, на-зываемых раз-делами. Такое разбиение может быть выполнено вручную опе-ратором во время старта системы или во время ее установки. После этого границы разделов не из-меняются.

Очередной новый процесс, поступивший на выполнение, помещается либо в об-щую очередь, либо в очередь к некоторому разделу.

Подсистема управления памятью в этом случае выполняет следующие задачи.

  • Сравнивает объем памяти, требуемый для вновь поступившего процесса, с размерами свободных разделов и выбирает подходящий раздел.
  • Осуществляет загрузку программы в один из разделов и настройку адре-сов. Уже на этапе трансляции разработчик программы может задать раз-дел, в ко-тором ее следует выполнять. Это позволяет сразу, без использова-ния переме-щающего загрузчика, получить машинный код, настроенный на конкретную область памяти.

При очевидном преимуществе - простоте реализации, данный метод имеет су-щественный недостаток - жесткость. Так как в каждом разделе мо-жет выпол-няться только один процесс, то уровень мультипрограммирования заранее огра-ничен числом разделов. Независимо от размера программы она будет занимать весь раздел. Так, например, в системе с тремя разделами не-возможно выполнять одновременно более трех процессов, даже если им тре-буется совсем мало памя-ти. С другой стороны, разбиение памяти на разделы не позволяет выполнять процессы, программы которых не помещаются ни в один из разделов, но для ко-торых было бы достаточно памяти нескольких разделов.

Такой способ управления памятью применялся в ранних мультипро-граммных ОС. Однако и сейчас метод распределения памяти фиксированны-ми разделами нахо-дит применение в системах реального времени, в основ-ном благодаря неболь-шим затратам на реализацию. Детерминированность вычислительного процесса систем реального времени (заранее известен на-бор выполняемых задач, их тре-бования к памяти, а иногда и моменты запус-ка) компенсирует недостаточную гибкость данного способа управления па-мятью.

Распределение памяти динамическими разделами

В этом случае память машины не делится заранее на разделы. Сначала вся па-мять, отводимая для приложений, свободна. Каждому вновь посту-пающему на выполнение приложению на этапе создания процесса выделяет-ся вся необходи-мая ему память (если достаточный объем памяти отсутствует, то приложение не принимается на выполнение и процесс для него не создается). После завершения процесса память освобождается, и на это место может быть загружен другой про-цесс. Таким образом, в произвольный момент времени оперативная память пред-ставляет собой случайную последовательность занятых и свободных участков (разделов) произвольного размера. На рис. 5.9 показано состояние памяти в раз-личные моменты времени при использовании динамического распределения. Так, в момент t0 в памяти находится только ОС, а к моменту t1 память разделена между 5 процессами, Причем процесс П4, завершаясь, покидает память. На осво-бодившееся от процесса П4 место загружается процесс П6, поступивший в мо-мент t3.

Функции операционной системы, предназначенные для реализации данного ме-тода управления памятью, перечислены ниже.

  • Ведение таблиц свободных и занятых областей, в которых указываются на-чальные адреса и размеры участков памяти.
  • При создании нового процесса - анализ требований к памяти, просмотр таб-лицы свободных областей и выбор раздела, размер которого достато-чен для размещения кодов и данных нового процесса. Выбор раздела может осущест-вляться по разным правилам, например: "первый попавшийся раздел доста-точного размера", "раздел, имеющий наименьший достаточный размер" или "раздел, имеющий наибольший достаточный размер".
  • Загрузка программы в выделенный ей раздел и корректировка таблиц сво-бодных и занятых областей. Данный способ предполагает, что программ-ный код не перемещается во время выполнения, а значит, настройка адре-сов мо-жет быть проведена единовременно во время загрузки.
  • После завершения процесса корректировка таблиц свободных и занятых об-ластей.

По сравнению с методом распределения памяти фиксированными разделами дан-ный метод обладает гораздо большей гибкостью, но ему при-сущ очень серьезный недостаток - фрагментация памяти. Фрагментация - это наличие большого числа несмежных участков свободной памяти очень маленького размера (фрагментов). Настолько маленького, что ни одна из вновь поступающих программ не может поместиться ни в одном из участков, хотя суммарный объем фрагментов может составить значительную величину, намного превышающую требуемый объем памяти.

Распределение памяти динамическими разделами лежит в основе под-систем управ-ления памятью многих мультипрограммных операционных сис-темах 60-70-х го-дов, в частности такой популярной операционной системы, как OS/360.

Перемещаемые разделы

Одним из методов борьбы с фрагментацией является перемещение всех занятых участков в сторону старших или младших адресов, так, чтобы вся свободная память образовала единую свободную область (рис. 5.10). В дополнение к функциям, кото-рые выполняет ОС при распределении памяти динамическими разделами, в данном случае она должна еще время от време-ни копировать содержимое разделов из одно-го места памяти в другое, кор-ректируя таблицы свободных и занятых областей. Эта процедура называется сжатием. Сжатие может выполняться либо при каждом за-вершении процес-са, либо только тогда, когда для вновь создаваемого процесса нет свободного раздела достаточного размера. В первом случае требуется меньше вы-числительной работы при корректировке таблиц свободных и занятых облас-тей, а во втором - реже выполняется процедура сжатия.

Так как программы перемещаются по оперативной памяти в ходе сво-его выполне-ния, то в данном случае невозможно выполнить настройку адре-сов с помощью пе-ремешающего загрузчика. Здесь более подходящим оказы-вается динамическое пре-образование адресов.

Хотя процедура сжатия и приводит к более эффективному использо-ванию памя-ти, она может потребовать значительного времени, что часто пе-ревешивает пре-имущества данного метода.

Концепция сжатия применяется и при использовании других методов распреде-ления памяти, когда отдельному процессу выделяется не одна сплошная область памяти, а несколько несмежных участков памяти произ-вольного размера (сег-ментов). Такой подход был использован в ранних вер-сиях OS/2, в которых па-мять распределялась сегментами, а возникавшая при этом фрагментация устра-нялась путем периодического перемещения сегмен-тов.

Продолжение следует...

В следующем выпуске:

  • Свопинг и виртуальная память
    • Страничное распределение

Copyright (C) 2004-2005 UzhOS-Team
Ведущий рассылки DFirst (winexp[@]yandex.ru)
Дизайн Vladimir Tsarkov (bvbn[@]lipetsk.ru)
Subscribe.Ru
Поддержка подписчиков
Другие рассылки этой тематики
Другие рассылки этого автора 		Подписан адрес:
Код этой рассылки: comp.soft.othos.osmaker 		Отписаться
Вспомнить пароль
В избранное