›
›

Bài giảng Nguyên lý hệ điều hành - Chương 4: Quản lý bộ nhớ

pdf 58 trang phuongnguyen 4920
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Nguyên lý hệ điều hành - Chương 4: Quản lý bộ nhớ", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_nguyen_ly_he_dieu_hanh_chuong_4_quan_ly_bo_nho.pdf

Nội dung text: Bài giảng Nguyên lý hệ điều hành - Chương 4: Quản lý bộ nhớ

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Các vấn đề 1. Khái niệm 2. Không gian địa chỉ và không gian vật lý 3. Cấp phát liên tục 4. Cấp phát không liên tục 5. Bộ nhớảo Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 81 Trần Hồ Thủy Tiên
  2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Khái niệm ¾ Bộ nhớ là thiết bị lưu trữ duy nhất thông qua đó CPU có thể trao đổi thông tin với môi trường ngoài. ¾ Bộ nhớ chính được tổ chức như một mảng một chiều các từ nhớ (word), mỗi từ nhớ có một địa chỉ. ¾ Việc trao đổi với môi trường ngoài thông qua thao tác đọc, ghi dữ liệu vào một địa chỉ cụ thể trong bộ nhớ Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 82 Trần Hồ Thủy Tiên
  3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Khái niệm ¾Hệ điều hành thực hiện: - Sự tương ứng giữa địa chỉ logic và địa chỉ vật lý - Quản lý bộ nhớ vật lý - Chia sẻ thông tin - Bảo vệ Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 83 Trần Hồ Thủy Tiên
  4. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Không gian địa chỉ và không gian vật lý - Địa chỉ logic (địachỉảo): các địa chỉ do bộ xử lý tạo ra. - Địa chỉ vật lý: địa chỉ thực tế mà trình quản lý bộ nhớ nhìn thấy và thao tác. - Không gian địa chỉ: tập hợp tất cả các địa chỉảo phát sinh bởi một chương trình. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 84 Trần Hồ Thủy Tiên
  5. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Không gian địa chỉ và không gian vật lý - Không gian vật lý: tập hợp tất cả các địa chỉ vật lý tương ứng với các địa chỉảo. - MMU (Memory Management Unit): một cơ chế phần cứng chuyển đổi địa chỉảo thành địa chỉ vật lý. - Chương trình của NSD chỉ thao tác trên địa chỉảo. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 85 Trần Hồ Thủy Tiên
  6. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ đơn chương ™ Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định ™ Các hệ thống đa chương với phân vùng động ™ Các hệ thống đa chương với kỹ thuật “Swapping” Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 86 Trần Hồ Thủy Tiên
  7. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ đơn chương 0xFFF Tiến trình người dùng Hệ điều hành 0 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 Tổ chức bộ nhớ trong hệ thống đơn chương 87 Trần Hồ Thủy Tiên
  8. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ thống đơnchương - Sử dụng thanh ghi giới hạn: địa chỉ cao nhất của vùng nhớ được cấp cho HĐH - Tất cả các địa chỉ được tiến trình NSD truy xuất đến sẽ được so sánh với nội dung thanh ghi giới hạn. +Nếu lớn hơn: hợp lý. + Ngược lại:một ngắt sẽ được phát sinh báo sự truy xuất bất hợp lý. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 88 - Tại một thờiTr đầni ểHồmTh ủchy Tiênỉ có một chương trình được xử lý.
  9. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™Các hệ thống đơnchương Ví dụ:Trong HĐH MSDOS, một lúc chỉ thực thi được một lệnh. Khi NSD gõ lệnh lập tức lệnh đó được thực hiện và sau khi hoàn tất, con trỏ xuất hiện sau dấu nhắc đợi lệnh chờ NSD gõ lệnh tiếp theo. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 89 Trần Hồ Thủy Tiên
  10. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định - Bộ nhớ được chia thành các phân vùng (kích thước khác hay bằng nhau) - Các tiến trình có nhu cầu bộ nhớ sẽ được lưu trữ vào hàng đợi. - Sử dụng nhiều hàng đợi - Sử dụng một hàng đợi Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 90 Trần Hồ Thủy Tiên
  11. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định Partition 4 500K Partition 3 200K Partition 1 100K Hệ điều hành 0 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 Phân vùng cố định nhiều hàng đợi 91 Trần Hồ Thủy Tiên
  12. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định Partition 4 500K Partition 3 200K Partition 1 100K Hệ điều hành 0 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 Phân vùng cố định một hàng đợi 92 Trần Hồ Thủy Tiên
  13. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định ¾ Phân vùng cố định nhiều hàng đợi - Mỗi phân vùng có một hàng đợi - Mỗi tiến trình mới được tạo lập sẽ được đưa vào hàng đợi của phân vùng có kích thước nhỏ nhất đủ để thoả mãn nhu cầu chứa nó. - Các hàng đợi của một số phân vùng trống, đầy. Các tiến trình phải chờ được cấp phát bộ nhớ. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 93 Trần Hồ Thủy Tiên
  14. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định ¾ Phân vùng cố định một hàng đợi - Tất cả các tiến trình được đặt trong một hàng đợi. - Khi có một phân vùng tự do, tiến trình đầu tiên trong hàng đợi có kích thước phù hợp sẽ được đặt vào phân vùng này cho xử lý. - Kích thước của tiến trình không đúng bằng kích thước của phân vùng tự do ⇒ phân mảnh nộivi - Mức độ đa chương bị giới hạn bởi số lượng phân Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 94 vùng Trần Hồ Thủy Tiên
  15. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định ¾ Phân vùng cố định một hàng đợi - Giải quyết2vấn đề của đa chương: sự tái định vị, sự bảo vệ Ví dụ:giả sử chương trình truy xuất đến địa chỉ 100 (địa chỉ tương đối), ct được nạp vào phân vùng 1 địa chỉ bắt đầu 100k, thì địa chỉ truy xuất là (100k+100) - Tái định vị vào thời điểm nạp chương trình Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 95 Trần Hồ Thủy Tiên
  16. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định ¾ Phân vùng cố định một hàng đợi - Sử dụng các thanh ghi đặc biệt: phần cứng • Thanh ghi nền (Base Register) • Thanh ghi giới hạn (Limit Register) - Khi một tiến trình được tạo lập, nạp vào thanh ghi nền địa chỉ bắt đầu của phân vùng được nạp, nạp vào thanh ghi giới hạn kích thước của tiến trình. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 96 Trần Hồ Thủy Tiên
  17. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định ¾ Phân vùng cố định một hàng đợi - Địa chỉảo được đối chiếu với thanh ghi giới hạn để bảo đảm tiến trình không truy xuất ngoài phạmvi phân vùng cấp cho nó. - Địa chỉ vật lý=địa chỉảo+địa chỉ trong thanh ghi nền. - Sử dụng thanh ghi nền là có thể di chuyển các chương trình trong bộ nhớ sau khi chúng bắt đầu Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 xử lý. Chỉ cần nạp lại thanh ghi nền. 97 Trần Hồ Thủy Tiên
  18. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ thống đa chương với phân vùng cố định ¾ Phân vùng cố định một hàng đợi Limit Base Register Register Địa chỉ yes Địa chỉ ảo vật lý CPU < + Bộ nhớ no Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 Địa chỉ có lỗi 98 Trần Hồ Thủy Tiên
  19. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ thống đa chương với phân vùng động - Xảy ra hiện tượng phân mảnh ngoạivi - Kỹ thuật“dồn bộ nhớ”: kết hợp các mảnh bộ nhớ nhỏ rời rạc thành một vùng nhớ lớn liên tục ⇒ Các tiến trình có thể bị di chuyển. ⇒ Kích thước tiến trình tăng trưởng trong quá trình xử lý mà không còn vùng nhớ trống gần kề (dời chỗ tiến trình, cấp phát dư). Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 99 Trần Hồ Thủy Tiên
  20. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ thống đa chương với phân vùng động C C C B B D A A A A A HĐH HĐH HĐH HĐH HĐH Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 Cấp phát các phân vùng động 100 Trần Hồ Thủy Tiên
  21. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ thống đa chương với phân vùng động - Giải pháp cấp phát động ¾ Quản lý bằng một bảng các bit ¾ Quản lý bằng danh sách Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 101 Trần Hồ Thủy Tiên
  22. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ thống đa chương với phân vùng động ¾ Quản lý bằng một bảng các bit ABCD 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 102 Trần Hồ Thủy Tiên
  23. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ thống đa chương với phân vùng động ¾ Quản lý bằng danh sách ABCD 0 46 91114 P 0 4 H 4 2 P 6 3 P 9 2 P 14 4 H 11 3 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 103 Trần Hồ Thủy Tiên
  24. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ thống đa chương với kỹ thuật “Swapping” Vùng nhớ Swap out dành cho P1 NSD Swap in P2 HĐH Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 104 Trần Hồ Thủy Tiên
  25. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát liên tục ™ Các hệ thống đa chương với kỹ thuật “Swapping” - Chuyển một tiến trình đang ở trạng thái chờ nằm sang bộ nhớ phụ. (swap out) - Khi đến lượt nó sẽ được mang trở lại bộ nhớ chính để tiếp tục xử lý. (swap in) - Xảy ra hiện tượng phân mảng ngoạivi. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 105 Trần Hồ Thủy Tiên
  26. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân trang ™ Phân đoạn ™ Phân đoạn kết hợp phân trang Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 106 Trần Hồ Thủy Tiên
  27. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân trang ¾ Ý tưởng ¾ Cơ chế MMU ¾ Chuyển đổi địa chỉ ¾ Cài đặt bảng trang ¾ Tổ chức bảng trang Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 107 Trần Hồ Thủy Tiên
  28. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân trang ¾ Ý tưởng - Bộ nhớ vật lý: chia thành các khối (khung trang) có kích thước bằng nhau. - Không gian địa chỉ: chia thành các khối (trang) có kích thước trùng bằng khung trang. - Khi cần nạp một tiến trình để xử lý, các trang của tiến trình sẽ được nạp vào các khung trang còn trống. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 108 Trần Hồ Thủy Tiên
  29. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân trang ¾ Ý tưởng - Tiến trình có kích thước N trang, sẽ yêu cầuN khung trang tự do. Page 1 Page 0 Page 1 Page 0 Page 2 Page 3 Page 3 Page 2 Không gian địa chỉ Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 Không gian vật lý 109 Trần Hồ Thủy Tiên
  30. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân trang ¾ Cơ chế MMU(Memory Management Unit) - Cơ chế phần cứng hỗ trợ chuyển đổi địa chỉ trong cơ chế phân trang (bảng trang). - Mỗi phân tử trong bảng trang: địa chỉ bắt đầu lưu trữ trang tương ứng trong bộ nhớ vật lý;số hiệu khung trang tương ứng. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 110 Trần Hồ Thủy Tiên
  31. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân trang ¾ Chuyển đổi địa chỉ - Địa chỉ phát sinh bởiCPUgồm2phần: p,d + p: số hiệu trang + d: địa chỉ tương đối - Địa chỉ vật lý=địa chỉ bắt đầu của trang + d. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 111 Trần Hồ Thủy Tiên
  32. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân trang ¾ Chuyển đổi địa chỉ Địa chỉ Địa chỉ vật lý logic Bộ nhớ CPU P d f d vật lý Bảng trang p f Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 112 TrầCn ơHồchThếủyph Tiênần cứng hỗ trợ phân trang
  33. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân trang ¾ Cài đặt bảng trang - Sử dụng tập các thanh ghi: bảng trang có kích thước nhỏ. - Lưu trữ trong bộ nhớ,sử dụng thanh ghi nền(PTBR) để lưu địa chỉ bắt đầu bảng trang. (Page Table Basic Register) - Sử dụng bộ nhớ kết hợp (TLB), mỗi thanh ghi trong bộ nhớ gồm: (Translation Lookaside Buffers) Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 • từ khoá: số hiệu trang 113 Trần Hồ Thủy Tiên • giá trị:số hiệu khung trang
  34. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân trang ¾ Cài đặt bảng trang Địa chỉ Địa chỉ vật lý logic Bộ nhớ CPU P d f d vật lý Bảng trang p f PTBR + Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 114 Trần Hồ Thủy Tiên Cơ chế phân trang sử dụng PTBR
  35. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân trang ¾ Cài đặt bảng trang Địa chỉ Địa chỉ vật lý logic Bộ nhớ CPU P d f d vật lý Bảng trang p f p f Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 TLB 115 Trần CHồơThchủyế Tiênphân trang sử dụng TLB
  36. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân trang ¾ Tổ chức bảng trang - Mỗi HĐHcómột cách tổ chức bảng trang. Đa số các HĐHcấp cho mỗi tiến trình một bảngtrang - Nếu không gian địa chỉ có dung lượng quá lớn. Bảng trang đòi hỏi một vùng nhớ quá lớn. Có 2 giải pháp: • Phân trang đa cấp. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 116 Trần Hồ Thủy Tiên
  37. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân trang ¾ Tổ chức bảng trang • Phân trang đa cấp Phân chia bảng trang thành các phần nhỏ,bản thân bảng trang cũng sẽ được phân trang Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 117 Trần Hồ Thủy Tiên
  38. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân trang Page 1 ¾ Tổ chức bảng trang 1 Page 500 500 Page 501 501 Page 900 900 Bảng trang cấp1 Bảng trang cấp2 Bộ nhớ vật lý Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 Bảng trang nhị cấp 118 Trần Hồ Thủy Tiên
  39. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân đoạn ¾ Ý tưởng ¾ Cơ chế MMU ¾ Chuyển đổi địa chỉ ¾ Cài đặt bảng phân đoạn ¾ Chia sẻ phân đoạn Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 119 Trần Hồ Thủy Tiên
  40. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân đoạn ¾ Ý tưởng - Không gian địa chỉ:tập các phân đoạn(segments) có kích thước khác nhau, có liên hệ logic với nhau - Mỗi phân đoạn: - Mỗi địa chỉ logic: Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 120 Trần Hồ Thủy Tiên
  41. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân đoạn Mô hình phân ¾ Ý tưởng đoạn bộ nhớ Bảng ký hiệu Stack CT chính CT con Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 121 TrKhôngần Hồ Th gianủy Tiên địa chỉ Không gian vật lý
  42. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân đoạn ¾ Cơ chế MMU - Sử dụng bảng phân đoạn: • Thanh ghi nền: địa chỉ vật lý nơi bắt đầu của phân đoạn • Thanh ghi giới hạn: chiều dài của phân đoạn Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 122 Trần Hồ Thủy Tiên
  43. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân đoạn ¾ Chuyển đổi địa chỉ - Mỗi địa chỉ logic: • s: số hiệu phân đoạn • d: địa chỉ tương đối offset, có giá trị từ 0 đến độ dài phân đoạn. - Địa chỉ vật lý=d+ giá trị chứa trong thanh ghi nền Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 123 Trần Hồ Thủy Tiên
  44. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân đoạn ¾ Chuyển đổi địa chỉ s limit base Bảng phân CPU sd đoạn Bộ đúng < + nhớ vật lý sai Lỗi địa chỉ Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 124 Cơ chế phầTrn ầcnứ Hngồ Th hủyỗ Tiêntrợ kỹ thuật phân đoạn
  45. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân đoạn ¾ Cài đặt bảng phân đoạn - Sử dụng tập các thanh ghi: bảng phân đoạn có kích thước nhỏ. - Lưu trữ trong bộ nhớ:bảng phân đoạn có kích thước lớn • Thanh ghi nền bảng phân đoạn (STBR) để lưu địa chỉ bắt đầu bảng phân đoạn (Segment Table Basic Register) Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 125 • Thanh ghi đặTrc ầtnả HồkíchThủy Tiên thước bảng phân đoạn (STLR)
  46. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân đoạn ¾ Cài đặt bảng phân đoạn 6700 Segment 1 6300 limit base 4700 Bảng ký Segment 1 Segment 2 1400 hiệu 1000 4300 Stack Segment 2 400 6300 Segment 3 CT chính 3200 CT con Segment 3 400 4300 2400 Segment 0 1100 3200 Segment 0 Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 1400 10/2/2007 Không gian địa chỉ 126 Trần Hồ Thủy Tiên Hệ thống phân đoạn Không gian vật lý
  47. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân đoạn ¾ Cài đặt bảng phân đoạn STBR + s đúng limit base STLR < Bảng phân CPU sd đoạn Bộ đúng < + nhớ vật lý sai Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 127 Trần HLồ Thỗiủ địy Tiêna chỉ
  48. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân đoạn ¾ Chia sẻ phân đoạn - Khả năng chia xẻởmức phân đoạn: chia xẻ các chương trình con. - Mỗi tiến trình có một bảng phân đoạn riêng. - Một phân đoạn được chia xẻ khi các phần tử trong bảng phân đoạn của hai tiến trình khác nhau cùng truy xuất đến một địa chỉ vật lý giống nhau Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 128 Trần Hồ Thủy Tiên
  49. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân đoạn ¾ Chia sẻ phân đoạn Bảng phân đoạnp1 43062 limit base Không gian địa chỉ p1 editor 0 25286 43062 68348 editor 1 4425 68348 Data 1 72773 Segment 0 Bảng phân đoạnp2 data1 limit base 90003 editor Data 2 Segment 1 0 25286 43062 Segment 0 98853 8850 90003 data1 1 Giáo trìnhSegment Nguyên lý H1ệ điều hành - 10/2/2007 129 Trần Hồ Thủy Tiên Không gian địa chỉ p2
  50. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân đoạn kết hợp phân trang ¾ Ý tưởng ¾ Cơ chế MMU ¾ Chuyển đổi địa chỉ Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 130 Trần Hồ Thủy Tiên
  51. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân đoạn kết hợp phân trang ¾ Ý tưởng - Không gian địa chỉ:tập hợp các phân đoạn. - Mỗi phân đoạn: chia thành nhiều - Tiến trình được đưa vào hệ thống, HĐHsẽ cấp phát cho tiến trình các trang cần thiết để chứa đủ các phân đoạn của tiến trình Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 131 Trần Hồ Thủy Tiên
  52. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân đoạn kết hợp phân trang ¾ Ý tưởng Bảng ký hiệu Stack CT chính CT con Không gian địa chỉ Không gian vật lý Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 132 TrMôần Hồ hìnhThủy Tiên phân đoạn kết hợp phân trang
  53. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân đoạn kết hợp phân trang ¾ Chuyển đổi địa chỉ - Mỗi địa chỉ: • S: số hiệu phân đoạn • P: số hiệu trang • D: địa chỉ tương đối Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 133 Trần Hồ Thủy Tiên
  54. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Cấp phát không liên tục ™ Phân đoạn kết hợp phân trang ¾ Cơ chế MMU Bảng phân đoạn Bảng trang của s s một phân đoạn limit base p + f CPU s p d f d Cơ chế Giáophầ trìnhn c ứNguyênng phân lý Hệ đđiềouạ hànhn - 10/2/2007 Bộ nhớ v134ật lý kết hợp Trphânần Hồ trangThủy Tiên
  55. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Bộ nhớảo - Nếu đặt toàn thể không gian địa chỉ vào bộ nhớ vật lý thì kích thước của chương trình bị giới hạn bởi kích thước bộ nhớ. - Nạp từng phần của chương trình. - Tại một thời điểm, chỉ nạp vào bộ nhớ vật lý các chỉ thị và dữ liệu củactcần thiết cho việc thi hành lệnh ở thời điểm đó. Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 135 Trần Hồ Thủy Tiên
  56. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 4. QUẢN LÝ BỘ NHỚ Bộ nhớảo - Bộ nhớảo: kỹ thuật cho phép xử lý một tiến trình k0 được nạp toàn bộ vào bộ nhớ vật lý. - Bộ nhớảo: mô hình hoá bộ nhớ như một bảng lưu trữ rất lớn và đông nhất. - NSD làm việc với địa chỉảo. Việc chuyển đổi sang địa chỉ vật lý do HĐH đảm nhiệm bằng cơ chế phần cứng Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 136 Trần Hồ Thủy Tiên
  57. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 5. HỆ THỐNG FILE Mô hình Client-Server ¾ Hệ thống nguyên khối (Monolithic System) ¾ Hệ thống phân lớp (Layer System) ¾ Máy ảo (Virtual Machine) ¾ Mô hình Client-Server (Client-Server Model) Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 137 Trần Hồ Thủy Tiên
  58. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀNẴNG CHƯƠNG 5. HỆ THỐNG FILE Mô hình Client-Server ¾ Hệ thống nguyên khối (Monolithic System) ¾ Hệ thống phân lớp (Layer System) ¾ Máy ảo (Virtual Machine) ¾ Mô hình Client-Server (Client-Server Model) Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành - 10/2/2007 138 Trần Hồ Thủy Tiên