Операционные системы (шпаргалка)

|адресу, то следующее |процессов делаются ссылки на |фиксированными разделами |

|обращение по этому же адресу |один и тот же участок |данный метод обладает гораздо|

|с большой вероятностью |оперативной памяти, в который|большей гибкостью, но ему |

|произойдет в ближайшее время.|данный сегмент загружается в |присущ очень серьезный |

| |единственном экземпляре. |недостаток - фрагментация |

| |Виртуальный адрес при |памяти. Фрагментация - это |

| |сегментной организации памяти|наличие большого числа |

| |может быть представлен парой |несмежных участков свободной |

| |(g, s), где g - номер |памяти очень маленького |

| |сегмента, а s - смещение в |размера (фрагментов). |

| |сегменте. Физический адрес |Настолько маленького, что ни |

| |получается путем сложения |одна из вновь поступающих |

| |начального физического адреса|программ не может поместиться|

| |сегмента, найденного в |ни в одном из участков, хотя |

| |таблице сегментов по номеру |суммарный объем фрагментов |

| |g, и смещения s. |может составить значительную |

| |Недостатком данного метода |величину, намного превышающую|

| |распределения памяти является|требуемый объем памяти. |

| |фрагментация на уровне |Распределение памяти |

| |сегментов и более медленное |перемещаемыми разделами. |

| |по сравнению со страничной |Одним из методов борьбы с |

| |организацией преобразование |фрагментацией является |

| |адреса. |перемещение всех занятых |

| |Сегментно-страничное |участков в сторону старших |

| |распределение. Как видно из |либо в сторону младших |

| |названия, данный метод |адресов, так, чтобы вся |

| |представляет собой комбинацию|свободная память образовывала|

| |страничного и сегментного |единую свободную область. В |

| |распределения памяти и, |дополнение к функциям, |

| |вследствие этого, сочетает в |которые выполняет ОС при |

| |себе достоинства обоих |распределении памяти |

| |подходов. Виртуальное |переменными разделами, в |

| |пространство процесса делится|данном случае она должна еще |

| |на сегменты, а каждый сегмент|время от времени копировать |

| |в свою очередь делится на |содержимое разделов из одного|

| |виртуальные страницы, которые|места памяти в другое, |

| |нумеруются в пределах |корректируя таблицы свободных|

| |сегмента. Оперативная память |и занятых областей. Эта |

| |делится на физические |процедура называется |

| |страницы. Загрузка процесса |"сжатием". Сжатие может |

| |выполняется операционной |выполняться либо при каждом |

| |системой постранично, при |завершении задачи, либо |

| |этом часть страниц |только тогда, когда для вновь|

| |размещается в оперативной |поступившей задачи нет |

| |памяти, а часть на диске. Для|свободного раздела |

| |каждого сегмента создается |достаточного размера. |

| |своя таблица страниц, | |

| |структура которой полностью | |

| |совпадает со структурой | |

| |таблицы страниц, используемой| |

| |при страничном распределении.| |

| |Для каждого процесса | |

| |создается таблица сегментов, | |

| |в которой указываются адреса | |

| |таблиц страниц для всех | |

| |сегментов данного процесса. | |

| |Адрес таблицы сегментов | |

| |загружается в специальный | |

| |регистр процессора, когда | |

| |активизируется | |

| |соответствующий процесс. | |

|13.Кэш-память. Случайное |14.Кэш-память. Прямое |15.Двухуровневое кэширование.|

|отображение данных на кэш. |отображение данных на кэш. |Принцип работы. Выполнение |

|Выполнение запроса в системах|Выполнение запроса в системах|запроса с системах с |

|с кэш памятью. |с кэш памятью. |многоуревневой кэш памятью. |

|Кэш-память-способ организации|Кэш-память-способ организации|Каждый процессор для своей |

|совместного функц-ия двух |совместного функц-ия двух |работы использует |

|типов ЗУ, отличающихся |типов ЗУ, отличающихся |двухуровневый кэш со |

|временем доступа и стоимостью|временем доступа и стоимостью|свойствами охвата. Это |

|хранения данных, кот. |хранения данных, кот. |означает, что кроме |

|позволяет уменьшить время |позволяет уменьшить время |внутреннего кэша первого |

|доступа к данным за счет |доступа к данным за счет |уровня (кэша L1), встроенного|

|динамического копирования в |динамического копирования в |в каждый процессор PowerPC, |

|"быстрое" ЗУ наиболее часто |"быстрое" ЗУ наиболее часто |имеется связанный с ним кэш |

|используемой информации из |используемой информации из |второго уровня (кэш L2). При |

|"медленного" ЗУ. |"медленного" ЗУ. |этом каждая строка в кэше L1 |

|На практике в кэш-память |На практике в кэш-память |имеется также и в кэше L2. В |

|считывается не один элемент |считывается не один элемент |настоящее время объем кэша L2|

|данных, к которому произошло |данных, к которому произошло |составляет 1 Мбайт на каждый |

|обращение, а целый блок |обращение, а целый блок |процессор, а в будущих |

|данных, это увеличивает |данных, это увеличивает |реализациях предполагается |

|вероятность так называемого |вероятность так называемого |его расширение до 4 Мбайт. |

|"попадания в кэш", то есть |"попадания в кэш", то есть |Сама по себе кэш-память |

|нахождения нужных данных в |нахождения нужных данных в |второго уровня позволяет |

|кэш-памяти. |кэш-памяти. |существенно уменьшить число |

|В реальных системах |В реальных системах |обращений к памяти и |

|вероятность попадания в кэш |вероятность попадания в кэш |увеличить степень локализации|

|составляет примерно 0,9. |составляет примерно 0,9. |данных. Для повышения |

|Высокое значение вероятности |Высокое значение вероятности |быстродействия кэш L2 |

|связано с наличием у данных |связано с наличием у данных |построен на принципах прямого|

|свойств: пространственной и |свойств: пространственной и |отображения. Длина строки |

|временной локальности. |временной локальности. |равна 32 байт (размеру |

|Пространственная локальность.|Пространственная локальность.|когерентной гранулированности|

|Если произошло обращение по |Если произошло обращение по |системы). Следует отметить, |

|некоторому адресу, то с |некоторому адресу, то с |что, хотя с точки зрения |

|высокой степенью вероятности |высокой степенью вероятности |физической реализации |

|в ближайшее время произойдет |в ближайшее время произойдет |процессора PowerPC, 32 байта |

|обращение к соседним адресам.|обращение к соседним адресам.|составляют только половину |

| | |строки кэша L1, это не меняет|

|Временная локальность. Если |Временная локальность. Если |протокол когерентности, |

|произошло обращение по |произошло обращение по |который управляет операциями |

|некоторому адресу, то |некоторому адресу, то |кэша L1 и гарантирует что кэш|

|следующее обращение по этому |следующее обращение по этому |L2 всегда содержит данные |

|же адресу с большой |же адресу с большой |кэша L1. |

|вероятностью произойдет в |вероятностью произойдет в |Кэш L2 имеет внешний набор |

|ближайшее время. |ближайшее время. |тегов. Таким образом, любая |

|В системах, оснащенных |В системах, оснащенных |активность механизма |

|кэш-памятью, каждый запрос к |кэш-памятью, каждый запрос к |наблюдения за когерентным |

|оперативной памяти |оперативной памяти |состоянием кэш-памяти может |

|выполняется в соответствии со|выполняется в соответствии со|быть связана с кэшем второго |

|следующим алгоритмом: |следующим алгоритмом: |уровня, в то время как |

|Просматривается содержимое |Просматривается содержимое |большинство обращений со |

|кэш-памяти с целью |кэш-памяти с целью |стороны процессора могут |

|определения, не находятся ли |определения, не находятся ли |обрабатываться первичным |

|нужные данные в кэш-памяти; |нужные данные в кэш-памяти; |кэшем. Если механизм |

|кэш-память не является |кэш-память не является |наблюдения обнаруживает |

|адресуемой, поэтому поиск |адресуемой, поэтому поиск |попадание в кэш второго |

|нужных данных осуществляется |нужных данных осуществляется |уровня, то он должен |

|по содержимому - значению |по содержимому - значению |выполнить арбитраж за |

|поля "адрес в оперативной |поля "адрес в оперативной |первичный кэш, чтобы обновить|

|памяти", взятому из запроса. |памяти", взятому из запроса. |состояние и возможно найти |

| | |данные, что обычно будет |

|Если данные обнаруживаются в |Если данные обнаруживаются в |приводить к приостановке |

|кэш-памяти, то они |кэш-памяти, то они |процессора. Поэтому |

|считываются из нее, и |считываются из нее, и |глобальная память может |

|результат передается в |результат передается в |работать на уровне тегов кэша|

|процессор. |процессор. |L2, что позволяет существенно|

| | |ограничить количество |

| | |операций наблюдения, |

| | |генерируемых системой в |

| | |направлении данного |

| | |процессора. Это, в свою |

| | |очередь, существенно |

| | |увеличивает |

| | |производительность системы, |

| | |поскольку любая операция |

| | |наблюдения в направлении |

| | |процессора сама по себе может|

| | |приводить к приостановке его |

| | |работы. |

|16.Способы загрузки программ.|21.Синхронизация параллельных|22. Семафор Дийкстры |

|Относительная и абсолютная |процессов. Проблема |представляет собой |

|загрузка. Оверлеи. |критических участков. Подходы|целочисленную переменную, с |

|Абсолютная загрузка. Самый |к решению проблемы |которой ассоциирована очередь|

|простой вариант состоит в |(прерывания, семафоры, |ожидающих процессов. Над |

|том, что мы всегда будем |сигналы, блокировка). |семафором возможно проведение|

|загружать программу с одного |Первой из проблем является |только двух операций - |

|и того же адреса. Это |проблема разделения ресурсов.|“открытия” и “закрытия”, |

|возможно если: система может |Действительно, представим |названных соответственно P- и|

|предоставить программе свое |себе две программы, |V- операциями. Существенно, |

|адресное пространство, |пытающиеся печатать что-то на|что операции над семафорами |

|Система может исполнять в |одном принтере их вывод на |являются неделимыми |

|каждый момент только одну |бумаге будет перемешан. Одним|(непрерываемыми), поэтому их |

|программу. Такой модуль |из разумных решений может |часто называют примитивами. |

|называется абсолютным |быть монопольный захват |Пытаясь пройти через семафор,|

|загрузочным модулем – это |принтера одной из программ |процесс пытается вычесть из |

|копия содержимого |Другая проблема - это |значения переменной 1. Если |

|виртуального пространства |проблема реентерабельности |значение переменной больше |

|проги в момент ее запуска. В |(reenterability - повтоpной |или равно 1, процесс проходит|

|системе UNIX используется |входимости, от re-enter) |сквозь семафор успешно |

|абсолютная загрузка. |разделяемых программ. |(семафор открыт). Если |

|Загружаемый файл начинается с|Представим себе, что две |переменная равна нулю |

|заголовка, который содержит: |задачи используют общий |(семафор закрыт), процесс |

|''магическое число'' - |программный модуль. |останавливается и ставится в |

|признак того, что это |Представим себе, что одна из |очередь. Таким образом, |

|загружаемый модуль, число |программ вызвала процедуру из|семафор выполняет роль |

|TEXT_SIZE - длину области |разделяемого модуля. После |вспомогательного критического|

|кода программы (TEXT), |этого произошло переключение |ресурса. Закрытие семафора |

|DATA_SIZE - длину области |задач, и вторая задача |соответствует захвату |

|инициализованных данных |обращается к тому же модулю. |ресурса, доступ к которому |

|программы (DATA), BSS_SIZE - | |контролируется этим |

|длину области |Очень широкий класс проблем -|семафором. Процесс, закрывший|

|неинициализованных данных |проблемы синхронизации, |семафор, захватывает ресурс. |

|программы (BSS), Стартовый |возникающие при попытках |Если ресурс захвачен, |

|адрес программы. За |организовать взаимодействие |остальные процессы вынуждены |

|заголовком следует содержимое|нескольких программ. |ждать его освобождения. |

|областей TEXT и DATA. Затем |Первая, состоит в вопросе - |Закончив работу с ресурсом, |

|может следовать отладочная |если одна задача производит |процесс увеличивает значение |

|информация. При загрузке |данные, а вторая их |семафора на единицу, открывая|

|система выделяет программе |потребляет, то как |его. При этом первый из |

|TEXT_SIZE байтов виртуальной |задача-потребитель узнает, |стоявших в очереди процессов |

|памяти, доступной для |что готова очередная порция |активизируется, вычитает из |

|чтения/исполнения, и копирует|данных? Или, что еще |значения семафора единицу, и |

|туда содержимое сегмента |интереснее, как она узнает, |снова закрывает семафор. Если|

|TEXT. Затем отматывается |что очередная порция данных |же очередь была пуста, то |

|DATA_SIZE байтов памяти, |еще не готова? |ничего не происходит, просто |

|доступной для чтения/записи, |Другая проблема называется |семафор остается открытым. |

|и туда копируется содержимое |проблемой критических секций.|Тогда первый процесс, |

|сегмента DATA. Затем |Например, одна программа |подошедший к семафору, |

|отматывается еще BSS_SIZE |вставляет данные в |успешно пройдет через него. |

|байтов памяти. После этого |разделяемый двунаправленный |Это действительно похоже на |

|выделяется пространство под |список, а другая достает их |работу железнодорожного |

|стек, в стек помещаются |оттуда. Те, кто знаком с |семафора, контролирующего |

|позиционные аргументы и среда|алгоритмом вставки в список, |движение поездов по |

|исполнения, и управление |легко поймут, что есть |одноколейной ветке. |

|передается на стартовый |момент, когда указатели |Наиболее простым случаем |

|адрес. Программа начинает |элементов показывают вовсе не|семафора является двоичный |

|исполняться. |туда, куда надо. Попытка |семафор. Начальное значение |

|Относительная загрузка. |произвести в этот момент |такого семафора равно 1, и |

|Загрузка состоит в том, что |какую-то другую операцию |вообще она может принимать |

|мы грузим программу каждый |изменения списка приведет к |только значения 1 и 0. |

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8