Вычислительные Системы, 06 лекция (от 15 октября)

Материал из eSyr's wiki.

Предыдущая лекция | Следующая лекция

Переходим к следующему разделу. На самом деле, ещё через один раздел, будем рассм. проблемы, связанные с памятью, и которые дают вклад в параллелизм. ВС. Какой вклад? Если несколько задач имеют одно адресное пространство, то можно переключаться мекжду ними, а не ждать, пока закончится одна из них, что даёт ускорение выполнения на одном процессоре. Области памяти не пересекаются и защищены. Способы организации преимущественно виртуальной памяти мы будем рассматривать.

Ранее компьютер были на одну персону, и задачи были на физадресах. И если задача задерживалась, то вторая не запускалась, пока не закончится первая. И возник вопрос, как организовать систему для реализации псевдопараллелизма. И тогда появился первый вариант вирт. памяти. Всё зависит от того, что понимать под вирт. памятью. Словари дают трактовку «нереальный» и «реальный». И что под этим понимать, надо смотреть по контексту.

Не так давно была защищена интересная диссертация «Системы 3D-виртуализации индуцированной виртуальной среды»

Это первый вариант многозадачности или многопрограммности.

С этими недостатками невозможно побороться, пока мы не перешли к сегментной организации памяти. Более сложная в управлении, но без некоторых недостатков. Пусть каждая задача разбита на сегменты в памяти, и они расположены в памяти в произвольном порядке. Как это организовывается? Появляется структура вида сегмент:смещение. Появляется виртуалбный сегментный адрес. Есть таблица сегментов каждой задачи, где указаны адреса начала сегментов. Есть также адрес начала таблицы сегментов. Для получания физического адреса складываем адрес начала сегменты из таблицы и смещение. Из этого следует, что мы можем работать с любым числом сегментов.

Есть два замечательных свойства программы:

• Локальность
• Зависимость программы от данных

Если программе понадобился сегмент, то можно его добавить, если надо, другие подвинуть...

Вы можете считать, что вся память реальная, на самом деле, ОС занимается подкачкой по требованию.

Алгоритмы округления, замещения смегм. страниц, работы с очередью заявок --- метс адокторских и кандидатских диссертаций.

Что ещё есть? Избавились от оврелеев, но не избавилиь от внешней сегментации. Можно попробовать каждый сегмент рпограммы индивидуально защитить.

Ускорение: хранить часть таблицы в регистрах. Если что-то в таблице не находится, то выхывается прерывание и вызывается ОС.

Чтобы ликсидировать внешнюю фрагм,, пришла страничная организация памяти. Возникает вирта дрес, но вместо номера сегмента возникает номер страницы. Пропадает индивидуальная защита страницы, но приобрели ... .

Если страница обменивается с внеш. памятью (подкачка), то устанавливается специальный флаг, и на время обмена с ней работать нельзя. Неизвестно, сколько будет выполняться обмен, но можно повесить обработчик прерывания. В таблице страниц номеру страницы сопоставлено описание страницы.

Представим, что естьд два способа существования, функционирования ОС. Как можно организоватьсуществование ОС с задачами?

• Существует шкала готовности задач к решению, там указана готовность пользовательских задач, и готовность задач ОС. То есть ОС построена в виде набора задач, каджая из которых имеет своё адресно пространство. Задачи ОС слева, и приоритет слева направо. Задачи ОС ничем не отличаются от польз. задач. При этом можно использовать полный аппарат отладки, и так далее.
• Адресное пространство задач ОС включено в адр. пр-во задач пользователя. И тогда не надо переключаться между пользовательскими задачами и задачами ОС. При этом страница с таблицекй страниц может быть откачана, и тогда на подкачку может потребоваться 4 обмена --- максимум, достигаемый в единичных случаях.