Bài giảng Hệ điều hành: Chương 8 - ThS. Hà Lê Hoài Trung

Chia sẻ: Gió Biển | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:30

Thêm vào BST

Báo xấu

66
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hệ điều hành - Chương 8: Bộ nhớ ảo" cung cấp cho người đọc các kiến thức: Tổng quan về bộ nhớ ảo, cài đặt bộ nhớ ảo - demand paging, cài đặt bộ nhớ ảo - Page Replacement, vấn đề cấp phát Frames,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hệ điều hành: Chương 8 - ThS. Hà Lê Hoài Trung

Chöông 8 Boä Nhôù AÛo
Noäi dung trình baøy  Toång quan veà boä nhôù aûo  Caøi ñaët boä nhôù aûo : demand paging  Caøi ñaët boä nhôù aûo : Page Replacement – Caùc giaûi thuaät thay trang (Page Replacement Algorithms)  Vaán ñeà caáp phaùt Frames  Vaán ñeà Thrashing  Caøi ñaët boä boä nhôù aûo : Demand Segmentation Khoa KTMT 2
1. Toång quan boä nhôù aûo  Nhaän xeùt: khoâng phaûi taát caû caùc phaàn cuûa moät process caàn thieát phaûi ñöôïc naïp vaøo boä nhôù chính taïi cuøng moät thôøi ñieåm „ Ví duï – Ñoaïn maõ ñieàu khieån caùc loãi hieám khi xaûy ra – Caùc arrays, list, tables ñöôïc caáp phaùt boä nhôù (caáp phaùt tónh) nhieàu hôn yeâu caàu thöïc söï – Moät soá tính naêng ít khi ñöôïc duøng cuûa moät chöông trình – Caû chöông trình thì cuõng coù ñoaïn code chöa caàn duøng  Boä nhôù aûo (virtual memory): Boä nhôù aûo laø moät kyõ thuaät cho pheùp xöû lyù moät tieán trình khoâng ñöôïc naïp toaøn boä vaøo boä nhôù vaät lyù Khoa KTMT 3
1. Boä nhôù aûo (tt) Öu ñieåm cuûa boä nhôù aûo – Soá löôïng process trong boä nhôù nhieàu hôn – Moät process coù theå thöïc thi ngay caû khi kích thöôùc cuûa noù lôùn hôn boä nhôù thöïc – Giaûm nheï coâng vieäc cuûa laäp trình vieân  Khoâng gian traùo ñoåi giöõa boä nhôù chính vaø boä nhôù phuï(swap space). „ Ví duï: – swap partition trong Linux – file pagefile.sys trong Windows Khoa KTMT 4
2. Caøi ñaët boä nhôù aûo  Coù hai kyõ thuaät: – Phaân trang theo yeâu caàu (Demand Paging) – Phaân ñoaïn theo yeâu caàu (Segmentation Paging)  Phaàn cöùng memory management phaûi hoã trôï paging vaø/hoaëc segmentation  OS phaûi quaûn lyù söï di chuyeån cuûa trang/ñoaïn giöõa boä nhôù chính vaø boä nhôù thöù caáp  Trong chöông naøy, – Chæ quan taâm ñeán paging – Phaàn cöùng hoã trôï hieän thöïc boä nhôù aûo – Caùc giaûi thuaät cuûa heä ñieàu haønh Khoa KTMT 5
2.1.Phaân trang theo yeâu caàu demand paging „ Demand paging: caùc trang cuûa quaù trình chæ ñöôïc naïp vaøo boä nhôù chính khi ñöôïc yeâu caàu.  Khi coù moät tham chieáu ñeán moät trang maø khoâng coù trong boä nhôù chính (valid bit) thì phaàn cöùng seõ gaây ra moät ngaét (goïi laø page-fault trap) kích khôûi page-fault service routine (PFSR) cuûa heä ñieàu haønh.  PFSR: 1. Chuyeån process veà traïng thaùi blocked 2. Phaùt ra moät yeâu caàu ñoïc ñóa ñeå naïp trang ñöôïc tham chieáu vaøo moät frame troáng; trong khi ñôïi I/O, moät process khaùc ñöôïc caáp CPU ñeå thöïc thi 3. Sau khi I/O hoaøn taát, ñóa gaây ra moät ngaét ñeán heä ñieàu haønh; PFSR caäp nhaät page table vaø chuyeån process veà traïng thaùi ready. Khoa KTMT 6
2.2. Loãi trang vaø caùc böôùc xöû lyù Khoa KTMT 7
2.3. Thay theá trang nhôù  Böôùc 2 cuûa PFSR giaû söû phaûi thay trang vì khoâng tìm ñöôïc frame troáng, PFSR ñöôïc boå sung nhö sau 1. Xaùc ñònh vò trí treân ñóa cuûa trang ñang caàn 2. Tìm moät frame troáng: a. Neáu coù frame troáng thì duøng noù b. Neáu khoâng coù frame troáng thì duøng moät giaûi thuaät thay trang ñeå choïn moät trang hy sinh (victim page) c. Ghi victim page leân ñóa; caäp nhaät page table vaø frame table töông öùng 3. Ñoïc trang ñang caàn vaøo frame troáng (ñaõ coù ñöôïc töø böôùc 2); caäp nhaät page table vaø frame table töông öùng. Khoa KTMT 8
2.3. Thay theá trang nhôù (tt) Khoa KTMT 9
2.4. Caùc thuaät toaùn thay theá trang „ Hai vaán ñeà chuû yeáu:  Ví duï  Frame-allocation algorithm „ Thöù töï tham chieáu caùc ñòa chæ – Caáp phaùt cho process bao nhôù, vôùi page size = 100: nhieâu frame cuûa boä nhôù thöïc? „ 0100, 0432, 0101, 0612, 0102, 0103, 0104, 0101, 0611, 0102, 0103, 0104, 0101, 0610, 0102,  Page-replacement algorithm 0103, 0104, 0101, 0609, 0102, – Choïn frame cuûa process seõ 0105 ñöôïc thay theá trang nhôù caùc trang nhôù sau ñöôïc tham – Muïc tieâu: soá löôïng page-fault chieáu laàn löôït = chuoãi tham nhoû nhaát chieáu boä nhôù (trang nhôù) – Ñöôïc ñaùnh giaù baèng caùch thöïc thi giaûi thuaät ñoái vôùi moät chuoãi „ 1, 4, 1, 6, 1, tham chieáu boä nhôù (memory „ 1, 1, 1, 6, 1, reference string) vaø xaùc ñònh „ 1, 1, 1, 6, 1, soá laàn xaûy ra page fault „ 1, 1, 1, 6, 1, „ 1 Khoa KTMT 10
a) Giaûi thuaät thay trang FIFO  Caùc döõ lieäu caàn bieát ban ñaàu: – Soá khung trang – Tình traïng ban ñaàu – Chuoãi tham chieáu – Trang nhớ cũ nhất sẽ được thay thế Khoa KTMT 11
Nghòch lyù Belady Khoa KTMT 12
Nghòch lyù Belady Baát thöôøng (anomaly) Belady: soá page fault taêng maëc daàu quaù trình ñaõ ñöôïc caáp nhieàu frame hôn. Khoa KTMT 13
2.4 b)Giaûi thuaät thay trang OPT(optimal)  Giaûi thuaät thay trang OPT – Thay theá trang nhôù seõ ñöôïc tham chieáu treã nhaát trong töông lai – Khó hiện thực?  Ví duï: moät process coù 7 trang, vaø ñöôïc caáp 3 frame Khoa KTMT 14
c) Giaûi thuaät laâu nhaát chöa söû duïng Least Recently Used (LRU)  Ví duï:  Moãi trang ñöôïc ghi nhaän (trong baûng phaân trang) thôøi ñieåm ñöôïc tham chieáu trang LRU laø trang nhôù coù thôøi ñieåm tham chieáu nhoû nhaát (OS toán chi phí tìm kieám trang nhôù LRU naøy moãi khi coù page fault)  Do vaäy, LRU caàn söï hoã trôï cuûa phaàn cöùng vaø chi phí cho vieäc tìm kieám. Ít CPU cung caáp ñuû söï hoã trôï phaàn cöùng cho giaûi thuaät LRU. Khoa KTMT 15
LRU vaø FIFO  So saùnh caùc giaûi thuaät thay trang LRU vaø FIFO chuoãi tham chieáu trang nhôù Khoa KTMT 16
Giải thuật cơ hội thứ hai  Sử dụng các bit tham khảo tại những khoản thời gian đều đặn  Dùng một byte cho mỗi trang trong một bảng nằm trong bộ nhớ  Dùng một thanh ghi dịch chứa lịch sử tham khảo trong 8 lần gần nhất VD: 00110101, 00000000, 11111111  Là giải thuật thay thế FIFO, trước khi thay thế một trang xem xét bit tham khảo của nó  Đôi khi sử dụng hai bit: tham khảo và sửa đổi như một cặp (x,x): – (0,0) không được dùng mới đây và không được sửa đổi-là trang tốt nhất để thay thế. – (0,1) không được dùng mới đây nhưng được sửa đổi-không thật tốt vì trang cần được viết ra trước khi thay thế. – (1,0) được dùng mới đây nhưng không được sửa đổi-nó có thể sẽ nhanh chóng được dùng lại. – (1,1) được dùng mới đây và được sửa đổi-trang có thể sẽ nhanh chóng được dùng lại và trang sẽ cần được viết ra đĩa trước khi nó có thể được thay thế. Khoa KTMT 17
Giải thuật cơ hội thứ hai (tt) Khoa KTMT 18
2.5.Soá löôïng frame caáp cho process  OS phaûi quyeát ñònh caáp cho moãi process bao nhieâu frame. – Caáp ít frame nhieàu page fault – Caáp nhieàu frame giaûm möùc ñoä multiprogramming  Chieán löôïc caáp phaùt tónh (fixed-allocation) – Soá frame caáp cho moãi process khoâng ñoåi, ñöôïc xaùc ñònh vaøo thôøi ñieåm loading vaø coù theå tuøy thuoäc vaøo töøng öùng duïng (kích thöôùc cuûa noù,…)  Chieán löôïc caáp phaùt ñoäng (variable-allocation) – Soá frame caáp cho moãi process coù theå thay ñoåi trong khi noù chaïy  Neáu tyû leä page-fault cao caáp theâm frame  Neáu tyû leä page-fault thaáp giaûm bôùt frame – OS phaûi maát chi phí ñeå öôùc ñònh caùc process Khoa KTMT 19
a) Chieán löôïc caáp phaùt tónh  Caáp phaùt baèng nhau: Ví duï, coù 100 frame vaø 5 process moãi process ñöôïc 20 frame  Caáp phaùt theo tæ leä: döïa vaøo kích thöôùc process si size of process pi Ví duï: m 64 S si si 10 s2 127 m total number of frames 10 a1 64 5 137 si 127 ai allocation for pi m a2 64 59 S 137  Caáp phaùt theo ñoä öu tieân Khoa KTMT 20