Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 5 - Tổ chức bộ nhớ (Phần bộ nhớ ảo)

26/11/2017<br /> <br /> Bài 5<br /> Tổ chức bộ nhớ<br /> PHẦN BỘ NHỚ ẢO<br /> (Virtual Memory)<br /> Nguyên lý vận hành của bộ nhớ ảo<br /> <br /> Khái quát<br /> Khi độ dài chương trình > dung lượng bộ nhớ, dùng kỹ<br /> thuật overlay (với bộ nhớ phụ). Phải QL quá trình overlay.<br /> <br /> Xác định một cơ chế vận chuyển tự động số liệu<br /> giữa bộ nhớ trong và bộ nhớ ngoài (đĩa từ).<br /> <br /> Nhiệm vụ:<br /> Phân chia không gian bộ nhớ:<br /> Khi độ dài của chương trình vượt quá giới hạn dung<br /> lượng bộ nhớ<br /> Cho phép thực hiện cùng lúc nhiều tiến trình (process)<br /> (đa nhiệm), mỗi tiến trình có không gian định vị riêng.<br /> <br /> Bảo vệ và quản lý tự động các cấp bộ nhớ:<br /> cơ chế tái định vị địa chỉ (address relocation).<br /> <br /> 1<br /> <br /> 26/11/2017<br /> <br /> Cơ chế phân trang bộ nhớ ảo:<br /> Phải có một bộ nhớ phụ (đĩa) để chứa toàn bộ chương trình<br /> Không gian địa chỉ ảo được chia làm các trang (page) có<br /> kích thước bằng nhau.<br /> Không gian địa chỉ vật lý cũng chia làm các khung trang<br /> (page frame), cùng kích thước với trang.<br /> Quản lý bằng bảng trang (page table)<br /> Số đề mục bằng số trang ảo<br /> Present bit: = 1: nếu trang ảo tương ứng có trong bộ nhớ chính<br /> Địa chỉ chứa trang ảo trong bộ nhớ phụ<br /> Số khung trang nếu trang có trong bộ nhớ chính<br /> <br /> Bộ điều khiển cache<br /> <br /> CPU<br /> <br /> Cache<br /> <br /> Bộ<br /> nhớ<br /> trong<br /> Hệ điều hành<br /> <br /> CPU<br /> <br /> Bộ<br /> nhớ<br /> ảo<br /> <br /> Bộ<br /> nhớ<br /> trong<br /> <br /> Bộ<br /> nhớ<br /> ngoài<br /> <br /> 2<br /> <br /> 26/11/2017<br /> <br /> Kỹ thuật thiết kế: 2 kiểu<br /> Khối có dung lượng cố định gọi là trang<br /> Định vị trang xác định một địa chỉ trong trang, giống<br /> như định vị trong cache.<br /> <br /> Khối có chiều dài thay đổi gọi là đoạn<br /> định vị đoạn cần 2 từ: một từ chứa số thứ tự đoạn và<br /> một từ chứa độ dời trong đoạn.<br /> Chương trình dịch gặp khó khăn nhiều hơn trong định<br /> vị đoạn.<br /> Ít máy tính dùng định vị đoạn thuần tuý. Một vài máy<br /> dùng cách hỗn hợp gọi là đoạn trang. Trong đó mỗi<br /> đoạn chứa một số nguyên các trang.<br /> <br /> Câu hỏi 1: Sắp xếp khối (trang)<br /> Một khối được đặt tại đâu trong bộ nhớ trong?<br /> <br /> Việc trừng phạt bộ nhớ ảo khi có thất bại, tương ứng với<br /> việc phải thâm nhập vào ổ đĩa, rất chậm nên người ta chọn<br /> phương án hoàn toàn phối hợp<br /> Các khối (trang) có thể nằm ở bất kỳ vị trí nào trong bộ nhớ trong.<br /> Cách này cho tỉ lệ thất bại thấp.<br /> <br /> 3<br /> <br /> 26/11/2017<br /> <br /> Câu hỏi 2: Nhận diện trang<br /> Làm thế nào để tìm một khối khi nó đang nằm trong bộ nhớ trong?<br /> <br /> Định vị trang, dựa vào bảng trang, địa chỉ trong bộ nhớ vật<br /> lý được xác lập cuối cùng là việc đặt kề nhau số thứ của<br /> trang vật lý với địa chỉ trong trang (hình IV.9).<br /> <br /> Cấu tạo bảng trang<br /> Số đề mục bằng số trang ảo, mỗi đề mục gồm các vùng:<br /> Present bit: = 1: nếu trang ảo tương ứng có trong bộ nhớ chính<br /> Địa chỉ chứa trang ảo trong bộ nhớ phụ<br /> Số khung trang nếu trang có trong bộ nhớ chính<br /> <br /> Chuyển địa chỉ:<br /> Để tăng tốc việc chuyển địa chỉ, bảng trang chứa trong thanh ghi<br /> <br /> 4<br /> <br /> 26/11/2017<br /> <br /> Định vị đoạn, dựa vào thông tin trên bảng đoạn, việc kiểm tra<br /> tính hợp lệ của địa chỉ được tiến hành. Địa chỉ vật cuối cùng<br /> được xác lập bằng cách cộng địa chỉ đoạn và địa chỉ trong<br /> đoạn (độ dời trong đoạn) (hình IV.10).<br /> <br /> Câu hỏi 3: Thay thế trang<br /> (Khối nào phải được thay thế khi có thất bại trang?)<br /> Thay thế khối ít dùng gần đây nhất (LRU: Least Recent<br /> Utilized)<br /> <br /> Câu hỏi 4: Chiến lược ghi<br /> (Việc gì xảy ra khi cần ghi số liệu?)<br /> Ghi lại<br /> Thông tin chỉ được viết vào trong khối của bộ nhớ trong.<br /> Với khối có thay đổi thông tin, sẽ được chép vào đĩa từ nếu khối<br /> này bị thay thế.<br /> <br /> 5<br /> <br />