Организация памяти. Функции операционной системы по управлению памятью. Типы адресов

Основное отличие режимов работы микропроцессора заключается в объеме адресуемой памяти и способе адресации информации. Способы адресации определяют последовательность действий микропроцессора при вычислении физического адреса для выбора одной ячейки из всех возможных ячеек в адресном пространстве памяти. Организация размещения и обмена информацией, обеспечивающая решение задачи, называется распределением памяти. Цель распределения памяти состоит в установлении соответствия между массивом информации и ячейками памяти, при котором достигается максимальная производительность микропроцессорной системы. Основным в управлении памятью является процесс преобразования адресов, используемых программами, в адреса, приемлемые для аппаратуры памяти. Процесс преобразования скрыт от разработчика прикладных программ.

Функции ОС по управлению памятью:

1. отслеживание свободной и занятой памяти,

2. выделение памяти программам и освобождение памяти по завершению программ,

3. перезапись команд и данных программ из оперативной памяти на диск (полное или частичное), когда размеры основной памяти не достаточны для размещения в ней всех программ, и возвращение их в оперативную память, когда в ней освобождается место,

4. настройка адресов программы на конкретную область физической памяти,

5. защита памяти.

Применительно к памяти различают три адресных пространства:

o логическое,

o линейное,

o физическое.

Логический адрес (другое название – виртуальный адрес) – это адрес, которым обычно оперирует программное обеспечение. Он формируется из двух величин:

a) 16-разрядного селектора сегмента,

b) 32 (16) - разрядного смещения относительно начала сегмента.

Логический адрес существует лишь внутри процессора и используется для программного обеспечения. Преобразование логического адреса в физический для обращения к памяти зависит от текущего режима работы микропроцессора. Виртуальные или логические адреса вырабатывает транслятор, переводящий программу на машинный язык. Т. к. во время трансляции не известно, в какое место оперативной памяти будет загружена программа, то транслятор присваивает данным и командам виртуальные (условные) адреса, обычно считая по умолчанию, что начальным адресом программы будет нулевой адрес. Программы могут использовать различные методы формирования логического адреса. В общем случае эти методы разделяются на прямые и косвенные в зависимости от способа задания 32 (16) - разрядного смещения. При прямой адресации смещение является непосредственным 32 (16) – разрядным значением. При косвенной адресации команда указывает на регистр, значение в котором является смещением. Для формирования полного логического адреса смещение суммируется с селектором сегмента, который выбирается из одного из сегментных регистров (CS, DS, SS, ES, FS, GS).

Совокупность виртуальных адресов называется виртуальным адресным пространством. Максимальный размер виртуального адресного пространства ограничивается только разрядностью адреса, присущей данной архитектуре компьютера, и, как правило, не совпадает с объемом физической памяти, имеющимся в компьютере.

Для компьютеров универсального назначения типична ситуация, когда объем виртуального адресного пространства превышает доступный объем оперативной памяти. В таком случае ОС для хранения данных виртуального адресного пространства использует оперативную и внешнюю память на жестких дисках. Все действия по организации совместного использования диска и оперативной памяти осуществляются операционной системой и аппаратурой процессора автоматически, без участия программиста.

Линейный адрес формируется из логического адреса и предназначен для обращения к линейному (непрерывному и несегментированному) адресному пространству. При отключенном страничном механизме линейный адрес полностью совпадает с физическим, причем способ его формирования зависит от текущего режима работы микропроцессора (реальный, защищенный, 32- или 16-битная адресация).

Физические адресасоответствуют номерам ячеек оперативной памяти, где в действительности расположены или будут расположены данные и команды. Физический адрес передается на внешнюю шину для обращения к ячейкам памяти. Физический адрес образуется из линейного либо напрямую (полное совпадение), либо через механизм страничного преобразования.

Дата добавления: 2014-08-04; просмотров: 453; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!