Chương 4: Quản lý bộ nhớ trong

Chia sẻ: Trần Thế Thắng | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:53

Thêm vào BST

Báo xấu

230
lượt xem 22
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sau chương này, sinh viên có thể hiểu được khái niệm địa chỉ logic và địa chỉ vật lý khi thực hiện chương trình. Nắm bắt được các cấu trúc cơ bản của chương trình và các sơ đồ quản lý bộ nớ của hệ điều hành.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Chương 4: Quản lý bộ nhớ trong

Chương IV Quản lý bộ nhớ
Mục đích • Sau chương này, sinh viên có thể hiểu được khái niệm địa chỉ logic và địa chỉ vật lý khi thực hiện chương trình. Nắm bắt được các cấu trúc cơ bản của chương trình và các sơ đồ quản lý bộ nớ của hệ điều hành. Ngoài ra sinh viên còn biết được khái niệm về bộ nhớ ảo và nguyên tắc hoạt động của nó.
Nội dung • Các khái niệm cơ bản. • Các cấu trúc cơ bản của chương trình. • Các sơ đồ quản lý bộ nhớ. • Bộ nhớ ảo. • Câu hỏi ôn tập.
I. Các khái niệm cơ bản I.1. Các yêu cầu của quản lý bộ nhớ trong • Quản lý bộ nhớ là một trong những yêu cầu cơ bản hàng đầu của hệ điều hành. • Bộ nhớ được tổ chức như mảng một chiều các từ nhớ(word), mỗi từ nhớ có một địa chỉ. • Việc trao đổi thông tin với môi trường bên ngoài thực hiện thông qua thao tác đọc ghi dữ liệu vào một địa chỉ cụ thể nào đó trong bộ nhớ.
I.1. Các yêu cầu của quản lý bộ nhớ trong Hệ điều hành chịu trách nhiệm cấp phát bộ nhớ cho các tiến trình khi có yêu cầu dựa trên các yếu tố sau: • Sự tương thích giữa địa chỉ logic và địa chỉ vật lý: Cách chuyển đổi địa chỉ vật lý thành địa chỉ logic. • QUản lý bộ nhớ vật lý bao gồm: Phân bổ và thu hồi không gian nhớ, quản lý không gian tự do. • Chia sẻ thông tin: cho phép các tiến trình có thể chia sẻ không gian nhớ. • Bảo vệ bộ nhớ: Ngăn chặn sâm phạm vùng nhớ của tiến trình khác.
I.2. Quá trình gán địa chỉ • Để thực hiện chương trình, hệ điều hành cần napf nó vào bộ nhớ để tạo lập các tiến trình tương ứng và xử lý. • Các địa chỉ trong chương trình nguồn là địa chỉ tương đối, khi thực hiện chương trình nó phải thực hiện chuyển đổi về các địa chỉ tuyệt đối trong bộ nhớ.
Các khái niệm • Địa chỉ logic-địa chỉ tương đối: Là địa chỉ do hệ thống tạo ra và được cấp pháp cho các biến khi dịch chương trình. • Địa chỉ vật lý-Địa chỉ tuyệt đối: Là địa chỉ cụ thể trong bộ nhớ và được cấp phát cho các biến khi thực hiện chương trình. • Bộ nhớ logic: Là tập hợp các địa chỉ loogic được phát sinh khi dịch chương trình. • Bộ nhớ vật lý: là tập hợp các địa chỉ vật lý tương ứng với địa chỉ logic khi thực hiện chương trình.
Các khái niệm • Chế độ lập trình trong bộ nhớ thực: Cần xác định trước kích thước bộ nhớ logic không vượt quá kích thước bộ nhớ vật lý • Chế độ lập trình trong bộ nhớ ảo: Kích thước bộ nhớ ảo không phụ thuộc vào kích thước bộ nhớ vật lý.
II. Các cấu trúc cơ bản của chương trình • Có nhiều phương pháp tổ chức chương trình ở bộ nhớ trong để thực hiện. Các chương trình này khác nhau ở kiểu định vị chương trình trong bộ nhớ và thời điểm thực hiện ánh xạ địa chỉ tương đối thành địa chỉ tuyệt đối. • Cấu trúc một chương trình thể hiện cách quản lý bộ nhớ logic và hình ảnh của nó ở bộ nhớ vật lý khi thực hiện. Các dạng cấu trúc gồm: Cấu trúc tuyến tính, cấu trúc động, Overlay, phân đoan, phân trang
II.1. Cấu trúc tuyến tính • Các modul tập hợp thành một chương trình, mọi biến ngoài đều được gán địa chỉ cụ thể. Khi thực hiện chỉ cần định vị chương trình một lần vào bộ nhớ
II.1. Cấu trúc tuyến tính • Ưu điểm: Đơn giản, dễ tổ chức biên dịch và định vị, thời gian thực hiện nhanh, có tính lưu động cao, dễ dàng sao chép chương trình tới một hệ thống khác. • Nhược điểm: Lãng phí bộ nhớ tỉ lệ với kích thước chương trình.
II.2. Cấu trúc động • Các modul của chương trình được tập hợp một cách riêng biệt. Khi thực hiện hệ thống chỉ cần định vị modul gốc. Trong quá trình thực hiện, cần tới modul nào thì hệ thống cấp pháp không gian nhớ và nạp tiếp modul đó. Khi xong, giải phóng modul khỏi không gian nhớ và thu hồi bộ nhớ.
II.2. Cấu trúc động • Ưu điểm: Tiết kiệm được bộ nhớ, kích thước bộ nhớ không phụ thuộc vào kích thước chương trình. • Nhược điểm: Việc nạp và xóa các modul do người sử dụng đảm nhiệm, do đó câu lệnh này phải được nêu ngay trong chương trình nguồn dẫn đến kích thước chương trình lớn, người sử dụng phải nắm ró cấu trúc chương trình và các công cụ điều khiển bộ nhớ của hệ điều hành.
II.3. Cấu trúc Overlay • Các modul chương trình sau khi biên dịch được chia thành các mức: – Mức 0: Chứa modul gốc để nạp chương trình. – Mức 1: Chứa các modul được gọi bởi mức 0. – Mức 3: Chứa các modul được gọi bởi mức 1. – ……. – Mức i: Chứa các modul được gọi ở mức i-1.
II.3. Cấu trúc Overlay
II.3. Cấu trúc Overlay • Ưu điểm: Cho phép sử dụng bộ nhớ nhiều hơn phần bộ nhớ hệ thống dành cho chương trình. Cấu trúc chương trình màng tính chất tĩnh, nó không thay đổi trong các lần thực hiện chương trình. • Nhước điểm: Vẫn yêu cầu người sử dụng cung cấp thông tin phụ. Hiệu quả tiết kiệm bộ nhớ vẫn phụ thuộc vào các tổ chức và bố trí các modul của chương trình.
II.4. Cấu trúc phân đoạn • Chương trình được phân đoạn thành các modul độc lập. Thông tin về các modul được chứa trong một bảng điều khiển gọi là bảng quản lý đoạn. Trong bảng quản lý đoạn còn chứa các thông tin trợ giúp việc định vị các modul vào bộ nhớ. • Hệ thống sẽ dựa vào bản quản lý này để nạp các modul cần thiết vào bộ nhớ cho tới khi hết khả năng.
II.4. Cấu trúc phân đoạn • Ưu điểm: Không yêu cầu người sử dụng phải khai báo thên thông tin, mọi công việc đều do hệ thống đảm nhiệm, khi dung lượng bồ nhớ tăng thì tốc độ thực hiện chương trình cũng tăng. • Nhược điểm: Hiệu quả sử dụng bộ nhớ phụ thuộc vào cách phân chia chương trình thành các modul độc lập.
II.5. Cấu trúc phân trang • Chương trình được biên dịch như cấu trúc tuyến tính, sau đó được phân chia thành các phần bằng nhau gọi là trang. Thông tin về các trang được chứa trong bảng điều khiển gọi là bảng quản lý trang. Hệ thống sẽ dựa vào bảng này để nạp các trang cần thiết khi thực hiện chương trình.
II.5. Cấu trúc phân trang • Ưu điểm: Phát huy tốt hiệu quả sử dụng bộ nhớ. • Nhược điểm: Chương trình chỉ áp dụng với bộ nhước được quản lý theo kiểu phân trang