Előadást letölteni
Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon
1
Memória hierarchia Tárolókezelő egység Virtuális tárkezelés (logikai-fizikai címek) Szegmentálás Lapozás
2
Memória Feladata : adatok (több / kevesebb) tárolása (hosszabb / rövidebb ideig)
3
CPU - Memória címsín Processzor Memória adatsín
4
MMU - Memory Management Unit
Tárolókezelő egység MMU - Memory Management Unit
5
Tárolókezelés feladatai
a CPU által megcímzett címen lévő érték elérése tárhierarchia hatékony működtetése : virtuális-logikai címek kezelése, lapozás, szegmentálás memória „szétosztása” (több program, több felhasználó között...) „védelem” rendszer programok a felhasználótól felhasználók adatai felhasználók programjai (de közös eljárások)
6
IBM 650 (1950-ben a legjobb tudományos számítógép) 2000 szavas memória
ALGOL fordítóprogram 1024 szavas gépre PDP-1 időosztásos rendszer (!) db 18 bites szó 1961 virtuális memória…
7
Overlay technika (átlapolásos technika)
Probléma : nagy program, kis memória Program feldarabolása, csak a szükséges darab(ok) a memóriában program data memória p p1 data data data p p p p2 p1 p2 p3 idő p3
8
Virtuális tárkezelés
9
Cím, címtartomány, címszélesség
memória értékek memória címek 000000 000001 000010 000011 ... ... Címszélesség cím érték 011010 ... ... Címtartomány 111111
10
Logikai - fizikai címek
Logikai cím(tartomány) Fizikai cím(tartomány) a CPU által címezhető, programban használható központi memória mérete... logikai - fizikai címek megfeleltetése ?!
11
MMU i j program központi memória logikai cím fizikai MMU cím fizikai
címtartomány logikai címtartomány
12
Szegmentálás (segmentation)
13
Szegmensek képzése program szegmens = nem rögzített méretű adatblokk
data1 data2 szegmensek cím meghatározása = szegmens meghatározása + szegmensen belüli „eltolás” meghatározása p0 p1 stack
14
Szegmentált memória kezelés
logikai cím: szegmensszám eltolás s d szegmenstábla összehasonlító engedélyező a szegmenshez kapcsolódó különféle „bitek” báziscím hossz fizikai cím: + báziscím eltolás
15
Szegmentált memória kezelés (példa 1.)
Logikai: S1/183 -> 1183 Logikai: S2/276 -> 3276 1000 szegmens szám S1 200 báziscím hossz S S S 3000 S2 500 szegmenstábla
16
Szegmentált memória kezelés (példa 2.)
011 Logikai: > 11111 Logikai: > szegmens szám báziscím hossz 000 01000 000 … 011 111 szegmenstábla
17
Szegmens elhelyezési stratégiák
p2 Szegmens betöltési (elhelyezési) módszerek (stratégiák) : első szabad hely (first fit) következő szabad hely (next fit) legjobb hely (best fit) legrosszabb hely (worst fit) ? p0 fix méretű (de különböző) szegmensek... felezéses/duplázásos szegmensek... p1
18
„Szemétgyűjtés” (garbage collection, „memória kompaktálás”)
? p0 p0 p2 szegmensek p1 p2 szemétgyűjtés p1 nagyon időigényes !
19
Lapozás (paging)
20
logikai címtartomány és a
Lapok képzése lapok = azonos, rögzített méretű adatblokkok logikai címtartomány és a fizikai címtartomány felosztása lapokra fizikai címtartomány logikai címtartomány
21
? Lapok megfeleltetése „logikai lapok” „fizikai lapok” MMU Lapkeret
(page frame) ?
22
Címkiszámítás (lapszám, eltolás)
lapszám (k) eltolás (d) lapszám 0. i bit j bit 1. n = 2i m = 2j 0. k. d. lapon belüli „eltolás” m. n.
23
Logikai-fizikai címképzés
logikai cím q d „lap leképző eljárás” „MMU” fizikai cím p d
24
Logikai-fizikai címképzés
logikai cím q d „laptábla” p fizikai cím p d
25
Logikai-fizikai címképzés
„jelenléti bit” : lap a memóriában van vagy háttértárolón q d logikai cím 1 „laptábla” p 1 fizikai cím p d
26
Lapcímzés (példa) logikai cím (15 biten) fizikai cím (13 biten) … lapszám (4 biten) eltolás (11 biten) lapszám (2 biten) eltolás (11 biten) … 1011 … … 10… 10 … jelenléti bit logikai lapszám fizikai lapszám
27
Lapcímzés (példa1) Adatok : logikai címtartomány címszélessége: 15 bit
központi memória : 8 Kbyte lapméret : 211 byte Kérdés : mekkora a laptábla mérete ? byte szervezés...(fontos !)
28
Lapcímzés (példa1 megoldás)
lapméret : 211 byte = 2 Kbyte logikai címtartomány : 15 bit = 32 Kbyte = 16 lap központi memória : 8 Kbyte = 4 lap laptábla : 16 sor (a logikai lapokhoz) soronként 3 bit 1 jelenléti bit, 2 bit (a fizikai lapszám) laptábla mérete : 16x3bit = 48bit = 6byte byte szervezés...(fontos !)
29
Lapozási mechanizmus Ha a lap nincs a memóriában : laphiba (page fault) -> megszakítás -> háttértárolóból a lap betöltése Ha nincs hely a memóriában : helyettesítési eljárás... („egy lap” eltávolítása a memóriából...) ?
30
Helyettesítési eljárások
Melyik lapot kell cserélni (eltávolítani) ? optimal : „amire legkevésbé lesz szükség”... legrégebben bentlévő (FIFO) legrégebben használt (LRU - Least Recently Used) legritkábban használt ... Megvalósítás bonyolultsága, tárigénye ? random prioritásos second chance LRU stack-el megvalósítva...
31
Optimális laphelyettesítés (példa)
Lapkérelmek : 2,3,2,4,6,2,5,6,1,4,6 Optimális helyettesítés ok ok ok ok ok „találati arány” (hit ratio) = 5/11
32
FIFO laphelyettesítés (példa)
Lapkérelmek : 2,3,2,4,6,2,5,6,1,4,6 FIFO helyettesítés ok ok „találati arány” (hit ratio) = 2/11
33
LRU laphelyettesítés (példa)
Lapkérelmek : 2,3,2,4,6,2,5,6,1,4,6 LRU helyettesítés ok ok ok ok „találati arány” (hit ratio) = 4/11
34
Lapcímzés (példa2) Adatok : logikai címtartomány címszélssége : 32 bit
központi memória : 8 Mbyte lapméret : 4 Kbyte Kérdés : mekkora a laptábla mérete ? byte szervezés...(fontos !)
35
Lapcímzés (példa2 megoldás)
lapméret : 4 Kbyte = 12 bit logikai címtartomány : 32 bit = 4 Gbyte központi memória : 8 Mbyte = 23 bit laptábla : 32-12=20 azaz 220 sor (a logikai lapokhoz) soronként 12 bit (1,5 byte) 1 jelenléti bit, 11 (a fizikai lapszám) laptábla mérete 220 x 1,5 byte = 1,5 Mbyte !!! byte szervezés...(fontos !) ?
39
Egyéb lehetőségek... Szegmentált lapcímzés kezelés... (szegmentálás + lapozás) Translation Lookaside Buffer... (a legutóbbi logikai-fizikai (lap)címmegfelelés tárolása cache-ban) [Modern comp. pp.252, 253]
40
Egyéb tulajdonságok... „overhead” „working set” „demand paging”...
„trashing” - multiprogramozás Belady anomália Belady FIFO 4 lappal 4/15 5 lappal 3/15
41
Lapozásos és szegmentált memória összehasonlítása
Szempontok Lapozás Szegmentálás Virtuális címtartomány nagyobb Igen Igen lehet mint a fizikai memória? Programozónak tudnia kell róla? Nem Igen Hány lineáris címtartomány? 1 Sok Könnyen kezelhetők változó Nem Igen méretű táblák?
Hasonló előadás
© 2024 SlidePlayer.hu Inc.
All rights reserved.