Реализация режима виртуальной памяти. Стратегии замещения страниц

Согласно концепции виртуальной памяти, только часть информации, то есть программ и данных каждого процесса, размещается в ОП. Оставшаяся часть хранится во внешней дисковой памяти.

Обмен между ОП и внешней памятью осуществляется на уровне страниц. Функционирование подсистемы управления памятью в этом случае сводится, помимо решения задачи отображения ВАП на ФАП, к выполнению следующих трех задач:

1. Задача перемещения (загрузки) страниц из виртуальной памяти в ОП.
При решении этой задачи необходимо определить, в какой момент следует переместить требуемую страницу из внешней в оперативную память. Существует два подхода для решения этой задачи:

i. Загрузка страницы по запросу. В этом случае, подсистема управления виртуальной памятью ожидает от процесса запрос на загрузку требуемой в данный момент страницы. Запрос формируется в процессе только в тот момент, когда в нем появляется ссылка (адрес) на соответствующую страницу, хранящуюся в ФВП. То есть формируется ВА к элементу информации на странице.

ii. Загрузка страницы с упреждением (опережением). В этом случае, система управления виртуальной памятью пытается заблаговременно определить к каким страницам последует обращение из процесса в ближайшие временные интервалы. Если вероятность такого обращения достаточно велика, и в ОП имеется свободное место, то соответствующая страница переписывается из внешней памяти в оперативную еще до момента, когда к ней будет выполняться действительное обращение.

2. Задача размещения страниц в ОП. Её решение сводится к определению того места в ОП, то есть начального адреса, по которому будет записываться поступающая из внешней памяти страница. В системах со страничной или сегментно-страничной организацией памяти, новые страницы записываются из внешней памяти на место любой свободной страницы ОП.

3. Задача замещения физических страниц в ОП. В самом общем случае, свободных страниц в ОП может не оказаться, так как все они могут быть заняты информацией нескольких выполняющихся процессов. В этом случае необходимо определить, какую занятую в данный момент страницу можно временно удалить (выгрузить) из ОП во внешнюю, чтобы освободить место для размещения новой страницы из ФВП.

Наиболее сложной и важной из перечисленных задач является третья. В подсистемах управления виртуальной памятью она решается на основе нескольких алгоритмов, которые называются стратегиями замещения страниц.

Известны следующие стратегии:

1. Замещение случайной страницы;

2. Замещение по принципу FIFO;

3. Замещение страницы, которая не использовалась дольше других;

4. Замещение страницы, которая использовалась наименее часто;

5. Замещение страницы, которая не использовалась в последнее время.

В основе перечисленных стратегий лежит подход, называемый принципом оптимальности. Его сущность в том, что для достижения оптимальных показателей быстродействия подсистемы виртуальной памяти следует замещать ту страницу, к которой в ближайшие отрезки времени с большой вероятностью не будет новых обращений. Непосредственная практическая реализация этого принципа связана с определенными трудностями, поскольку очень сложно предсказать будущее поведение процесса в системе, то есть заранее определить, какая из страниц в ближайшее время не будет активно использоваться.

Для обеспечения показателей быстродействия, близких к оптимальным, на практике применяются стратегии замещения, перечисленные выше, в той или иной степени удовлетворяющие принципу оптимальности.

Дата добавления: 2014-10-10; просмотров: 424; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!