Memorijski Prostor i Upravljanje Memorijom

7/26/2019 Memorijski Prostor i Upravljanje Memorijom

1/51

MEMORIJSKI PROSTOR IUPRAVLJANJE MEMORIJSKIM

PROSTOROM

eljko BrekStrukovna kola urevac


2/51

UVOD MEMORIJA

VELIKO POLJE OKTETA ILI RIJEI KOJI

IMAJU SVAKI SVOJU ADRESU. PROCESOR DOHVAA NAREDBE IZ

MEMORIJE U OVISNOSTI O VRIJEDNOSTIUPISANOJ U PROGRAMSKO BROJILO.NAREDBE MOGU REZULTIRATI DODATNIMPRISTUPIMA MEMORIJI KAKO BI SE

DOHVATILO OPERANDE, ODNOSNOPOHRANILO REZULTATE OPERACIJA.


3/51

RADNA MEMORIJA POHRANA

KORISNIKIH PROCESA STALNO PRISUTNIH DIJELOVA

OPERACIJSKOG SUSTAVA(REZIDENTNI DIO OS-A) PODJELA

NII DIO- ZA REZIDENTNI DIO OS-A(KERNEL SPACE)

VII DIO- ZA KORISNIKE PROCESE


4/51

VEZIVANJE ADRESA

PROGRAMI -ZAPISANI NA DISKU (ILINEKOJ DRUGOJ NEIZBRISIVOJMEMORIJI) U BINARNOM OBLIKU

(EXECUTABLE). PROGRAM UITAVA SE U MEMORIJU

KAKO BI POSTAO PROCES KOJE SEMOE IZVODITI.


5/51

POSTUPAK IZVRAVANJA PROGRAMA IZABRATI JEDAN PROCES U ULAZNOM REDU UITATI PROCES U MEMORIJU

IZVRAVATI PROCES ZAVRETAK IZVRAVANJA PROCESA


6/51

PROGRAMERI-UNAPRIJED NE MOGU ZNATI

KOJI PROCESI E BITI ZASTUPLJENI UMEMORIJI PRILIKOM IZVRAVANJAPROGRAMA, NITI KOJE E LOKACIJE U

MEMORIJI BITI SLOBODNE. NE MOGU SE UNAPRIJED ODREDITI FIKSNE

MEMORIJSKE LOKACIJE ZA SMJETAJ

PROGRAMA I ZATO SE KORISTE RELATIVE ILISIMBOLIKE ADRESE. OS PREVODI RELATIVNE ADRESE U

APSOLUTNE (FIKSNE).start.

mov al,$00H

mov bl,$0AH

petlja.


7/51

PRIJE IZVRAVANJA KORISNIKI

PROGRAM PROLAZI KROZ FAZEPRIPREME: A)VRIJEME PREVOENJA(ENG. COMPILE

TIME) B)VRIJEME UITAVANJA /PUNJENJA/ (ENG.

LOAD TIME)

C)VRIJEME IZVOENJA(ENG. EXECUTIONTIME)


8/51

VRIJEME PREVOENJA

UKOLIKO JE ZA VRIJEME PREVOENJAPOZNATA ADRESA LOKACIJE OD KOJEE SE UPISIVATI PROGRAM, TADA SE

VEZA VRIJEME PREVOENJAGENERIRAJU APSOLUTNE ADRESE.


9/51

VRIJEME UITAVANJA/PUNJENJA

APSOLUTNE ADRESE SE GENERIRAJU UTRENUTKU UPISIVANJA (PUNJENJA)PROGRAMA U RADNU MEMORIJU.


10/51

VRIJEME IZVOENJA

PROGRAM MIJENJA SVOJE ADRESE ITIJEKOM IZVOENJA, ODNOSNOPREBACUJE SE IZ JEDNOG U DRUGO

MEMORIJSKO PODRUJE. POSEBNA HARDVERSKA PODRKA

POTREBNA JE ZA REALIZACIJUOVAKVOG NAINA RADA.


11/51

LOGIKI I FIZIKI ADRESNI PROSTOR

ADRESE KOJE SE KORISTE U IZVORNOMPROGRAMU SU SIMBOLIKE.

NAKON PREVOENJA I POVEZIVANJA

PROGRAM SADRI LOGIKE ADRESE. ADRESA U MEMORIJI, ODNOSNO

ADRESA KOJU VIDI SKLOP ZAUPRAVLJANJE MEMORIJOM (MEMORYMANAGEMENT UNITILI MMU) NAZIVAJU

SE FIZI

KE ADRESE.


12/51

ZA VRIJEME PREVO

ENJA IPOVEZIVANJA LOGIKE I FIZIKEADRESE SU JEDNAKE.

TIJEKOM IZVOENJA, TRANSFORMACIJAADRESA REZULTIRA U RAZLIITIMFIZIKIM I LOGIKIM ADRESAMA. U TOMSLUAJU LOGIKE ADRESE NAZIVAJUSE VIRTUALNE ADRESE.


13/51

SKUP SVIH LOGIKIH ADRESA KOJE

GENERIRA PROGRAM NAZIVA SELOGIKI ILI VIRTUALNI ADRESNIPROSTOR VIRTUALNA MEMORIJA

SKUP SVIH FIZIKIH ADRESA KOJE

ODGOVARAJU LOGIKIM ADRESAMANAZIVA SE FIZIKI ADRESNI PROSTOR.


14/51

PRESLIKAVANJE ADRESA

FUNKCIJU PRESLIKAVANJA IZLOGIKOG U FIZIKI ADRESNI PROSTORREALIZIRA ZASEBNO SKLOPOVLJE

NAZVANO SKLOP ZA UPRAVLJANJEMEMORIJOM (MEMORY MANAGEMENTUNIT - MMU).


15/51


16/51

PREBACIVANJE (SWAPPING)

Proces se moe izvoditi samo ako se nalaziu radnoj memoriji. Proces koji se izvodi upie u memoriju, a

kada se prekida s njegovim izvoenjem(temeljom razliitih dogaaja koji rezultiraju

gubitkom prava koritenja procesora) on sezamijeni s drugim procesom s diska.


17/51

SWAPPING


18/51

JEDNOPROGRAMSKI SUSTAV

MONOPROGRAMIRANJE UZ OS SAMO JEDAN PROCES U MEMORIJI OS moe biti

CIJELI U RAM-U CIJELI U ROM-U

U RAM-U, A DEVICE DRIVERI U ROMU

korisnikiprogram

OS u RAMu

korisnikiprogram

OS u ROMu

korisnikiprogram

OS u RAMu

device driveriu ROMu


19/51

VIEPROGRAMSKI SUSTAVI

MULTIPROGRAMIRANJE

A)VIE ULAZNIH REDOVA EKANJA

Particija 3

OS

Particija 1

Particija 2

PARTICIJE SU RAZLIITIHVELIINA

PROCESE TREBARAZVRSTATI U REDOVEEKANJA PREMA VELIINI

NEUINKOVITO KADA MANJIPROCESI EKAJU, DOK JEVEA PARTICIJA PRAZNA

FIKSNE PARTICIJE(SEGMENTI) MEMORIJETZV STATIKA DODJELA MEMORIJE


20/51

B) JEDAN ULAZNI RED

EKANJA

Particija 3

OS

Particija 1

Particija 2

PARTICIJE SU RAZLIITIHVELIINA

PROCESE SUSTAVRAZVRSTAVA U PARTICIJEPREMA VELIINI

MOE SE DESITI DA MANJIPROCESI BUDU UNEMILOSTI

MALE PROCESE JE

KORISNO TO PRIJEODRADITI

RJEENJE: BROJA

PRESKAKANJA


21/51

VIEPROGRAMSKI

S PROMJENJIVIM PARTICIJAMA(SEGMENTIMA)MEMORIJEoperacijski

sustavoperacijski

sustavoperacijski

sustavoperacijski

sustavoperacijski

sustav

400k 400k 400k 400k

900k

1000k 1000k

1700k 1700k 1700k

1000k 1000k

2000k 2000k 2000k 2000k 2000k

2300k 2300k 2300k 2300k 2300k

2560k 2560k 2560k 2560k 2560k

P P P P1 1 1 5

P

P P

P P

P P P

2

2 4

1 5

4 4 4

P P P P P3 3 3 3 3

zavrio ulazi

zavrio ulazi

1000k

400k

a b c d e


22/51

NAINI DODJELE PARTICIJE

(SEGMENTA) MEMORIJEPOJEDINOM PROCESU:

PRVI KOJI ZADOVOLJAVA (FIRST-FIT): PROCESU SE DODJELJUJE PRVI SEGMENT

KOJI ZADOVOLJAVA POSTAVLJENEMEMORIJSKE ZAHTJEVE.


23/51

NAJBOLJE POKLAPANJE (BEST-FIT): PROCESU SE DODJELJUJE ONAJ SEGMENTKOJI NAJBOLJE ODGOVARA NJEGOVIM

MEMORIJSKIM ZAHTJEVIMA. DOLAZI DO STVARANJA MALIH SEGMENATA,

UPLJINA, KOJI SU POSLJEDICA RAZLIKE

VELIINE SEGMENTA I PROGRAMA.


24/51

NAJLOIJE POKLAPANJE (WORST-FIT): PROCESU SE DODJELJUJE NAJVEI

SLOBODNI SEGMENT.

CILJ JE STVARANJE TO VEIH UPLJINA,SUPROTNO PRETHODNOM ALGORITMU.


25/51

PROBLEMI UPRAVLJANJA

MEMORIJOM VANJSKA FRAGMENTACIJA MEMORIJE

S vremenom se slobodna memorija razbija umanje segmente.

Ukupna veliina slobodne memorije moe biti

dovoljna da prihvati nove procese ali to nijemogue iz razloga to ne postoje dovoljno velikakontinuirana podruja.

Fragmentacija moe postati ozbiljan problem kojiznaajno umanjuje uinkovitost sustava.


26/51

UNUTARNJA FRAGMENTACIJA

MEMORIJE Primjer:slobodan je memorijski blok veliine18,464 okteta, a program zahtjeva 18,460

okteta. Programu se dodijeli cijeli blok, bez obzira toe 4 okteta ostati neiskoriteno.

Ako taetiri okteta tvore slobodan blok ,potrebno je voditi evidenciju u operacijskom

sustavu to nije racionalno. Razlika u zahtijevanoj i dodijeljenoj memoriji

naziva se unutarnja fragmentacija, koja jepraktiki zanemariva u usporedbi s vanjskom.


27/51

RIJEAVANJE PROBLEMA VANJSKEFRAGMENTACIJE MEMORIJE

Premjetanjem procesa i spajanjemslobodnih blokova u jedan kontinuirani blok .


28/51

operacijski

sustav

operacijski

sustav

900k 900k

1700k

1600k

1000k

2000k

2300k

1900k

2560k 2560k

P P5 5

P P

44

P

P

3

3

0 0

400k 400k

spajanje


29/51

Stranienje Rijeenje vanjske fragmentacije

memorije.

Dozvoljava da proces ne mora biti upisan ukontinuirani memorijski blok. Program moebiti raspren proizvoljno po memoriji.


30/51

Radna memorija dijeli se na manje blokove

fiksne veliine koji se nazivaju okviri . Logikiadresni prostor programa takoer se podjelina blokove iste veliine koji se nazivaju

stranice. Kada se program upie u memoriju ,stranice

se upisuju u slobodne memorijske okvire. Radi jednostavnosti prebacivanja programa sdiska u radnu memoriju i disk je podijeljen na

okvire jednake veliine kao i okviri memorije. Tako se jedan okvir s diska upisuje u jedan

okvir radne memorije.


31/51


32/51

Adresa koju generira procesor dijeli se na

dva dijela: broj stranice(p) i pomak unutarstranice(d). Broj stranice je indeks(pokaziva) na redak tablice stranica. Utablici stranica upisane su poetne adreseokvira u kojima je smjetena stranica.

Kombinacija poetne adrese okvira i pomakaodreuje fiziku adresu memorijske lokacije

kojoj se pristupa.

Veliine stranica variraju od sustava dosustava i obino su izmeu 512 byta i 8192byta i uvijek su potencija broja dva.


33/51


34/51

TEHNIKE UPRAVLJANJAMEMORIJOM

RJEAVANJE PROBLEMANEDOVOLJNE KOLIINE MEMORIJE


35/51

Radi boljeg iskoritenja radne memorije veliinu procesa ograniava koliinafizike memorije.

Tri tehnike

1.Dinamiko punjenje 2.Dinamiko povezivanje

3.Prekrivanje (overlay)


36/51

Dinamiko punjenje Prednosti:

Koristan kod programa s puno procedura koje se

rijetko koriste. Ne postavlja posebne zahtjeve na sklopovlje nina operacijski sustav.

Programer to mora ugraditi u svoj program.


37/51

Dinamiko punjenje Kod ovakvog naina punjenja programa u

memoriju potprogrami ili rutine smjetene su

na disku, a upisuju se u memoriju tek nakonto ih glavni program pozove. Kod poziva potprograma, prvo se provjerava

da li je potprogram u radnoj memoriji, a akonije poziva se program za dinamikopunjenje i povezivanje koji upisujepotprogram u memoriju te upisuje poetnuadresu potprograma u tablicu adresa

programa.


38/51

Dinami

ko povezivanje Biblioteka s programima koji se dinamiki

mogu povezivati s programom koji se izvodi(dynamically linked libraries - .dll).

Slian koncept kao dinamiko punjenje -umjesto da se potprogrami ili procedureupisuju u memoriju prema zahtjevu, isti seprema zahtjevu povezuju s programom kojise izvodi.


39/51

Dinami

ko povezivanje Prednost ovog pristupa u poredbi s

dinamikim punjenjem je u boljoj iskoristivostiradne memorije i diska jer nije potrebno dasvaki program ima sve procedure, odnosno

da vie programa upisanih u radnu memoriju,a koji koriste istu proceduru, imaju njenukopiju.

Dinamiko povezivanje zahtijeva usluguoperacijskog sustava.

P k i j ( l )


40/51

Prekrivanje (overlay)

Da bi se omoguilo izvravanje programakoji su vei od same fizike memorije.

Omoguava da se u memoriji uvaju samooni dijelovi programa koji su potrebni u tomtrenutku.

Kada su potrebni drugi dijelovi programatada se iz memorije izbacuje prethodni dio

programa i podataka, a novi se s diskaupisuju.

S t ij


41/51

Segmentacija Segmentacija je tehnika upravljanjamemorijom koja podrava korisniki

pogled na memoriju.

Logiki adresni prostor sastoji se odkolekcije segmenata, a svaki segment ima

jedinstveno ime i duinu. Logika adresa se sastoji od dva dijela: imena segmenta (umjesto imena segmenta

obino se zadaje broj koji predstavljaidentifikator segmenta)

pomak unutar segmenta


42/51

Korisniki pogled na program:

Glavni program s nizom potprograma,procedura, modula, funkcija, podatkovnihstruktura (tablica, polja , varijabli,..)

Svaki od tih dijelova ima jedinstveno ime (kojimse referencira) i duljinu


43/51

Odreivanje adresa


44/51

Odreivanje adresa

Logika adresa : Broj segmenta, pomak zadaje korisnik Preslikavanje u fiziku adresu se vri preko tablice

segemenata.

Primjer segmentacije


45/51

Primjer segmentacije

VIRTUALNA MEMORIJA


46/51

VIRTUALNA MEMORIJA

Virtualna memorijaje strategija dodjelememorije koja dozvoljava da samo dio

programa koji se izvodi bude u radnojmemoriji. Temeljna prednost ovakvogpristupa je da program moe biti i vei od

radne memorije. Tako korisniki programmoe poprimiti proizvoljnu veliinu, a sustav

za upravljanje memorijom preslikava logikiprostor korisnika u ogranieni prostor u

radnoj memoriji.

VIRTUALNA MEMORIJA PREDNOSTI


47/51

VIRTUALNA MEMORIJA-PREDNOSTI

Veliina programa nije ograniena veliinomradne memorije. Programer moe napisati

program kao da sustav raspolae sneogranienom memorijom, odnosnoprogramer raspolae s neogranienim

virtualnim logikim adresnim prostorom.



48/51


Korisniki program moe se izvoditi saznatno manjom dodijeljenom fizikom

memorijom, to omoguava vei stupanjvieprogramskog rada. Time se poveavaiskoristivost kao i propusna mosustava.



49/51


Manje U/I operacija potrebno je zaprebacivanje korisnikih programa iz i u

memoriju. Tako se korisniki programi breizvode.

VIRTUALNA MEMORIJA PRINCIP RADA


50/51

VIRTUALNA MEMORIJA-PRINCIP RADA

VIRTUALNA MEMORIJA PRINCIP RADA


51/51

VIRTUALNA MEMORIJA-PRINCIP RADA

Virtualna memorijaje razdvajanje logikogadresnog prostora koji vidi korisnik od

fizikog adresnog prostora u kojem seprogram izvodi. Virtualna memorija obino se realizira kao

stranienje na zahtjev (demand paging).

Documents

Memorijski Prostor i Upravljanje Memorijom