Ускорение работы страничной организации памяти

После того как мы рассмотрели основы виртуальной памяти и страничной организации, настало время углубиться в подробности возможных вариантов реализации. В любой системе со страничной организацией памяти необходимо рассмотреть два основных вопроса.

1. Отображение виртуального адреса на физический должно быть быстрым.

2. Если пространство виртуальных адресов слишком обширное, таблица страниц будет иметь весьма солидный размер.

Первый пункт является следствием того, что отображение виртуальной памяти на физическую должно осуществляться при каждом обращении к памяти. Все команды в конечном счете должны поступать из памяти, и многие из них ссылаются на операнды, которые также находятся в памяти. Следовательно, при выполнении каждой команды необходимо обращаться к таблице страниц один, два или более раз. Если выполнение команды занимает, скажем, 1 нс, то поиск в таблице страниц, чтобы не стать главным узким местом, должен быть произведен не более чем за 0,2 нс.

Второй пункт следует из факта, что все современные компьютеры используют как минимум 32-разрядные виртуальные адреса, но все более обычными для настольных компьютеров и ноутбуков становятся 64-разрядные адреса. При размере страницы, скажем, 4 Кбайт 32-разрядное адресное пространство имеет 1 млн страниц, а 64-разрядное адресное пространство имеет намного больше страниц, чем вам может понадобиться. При 1 млн страниц в виртуальном адресном пространстве таблица страниц должна содержать 1 млн записей. Также следует помнить, что каждому процессу требуется собственная таблица страниц (поскольку у него собственное виртуальное адресное пространство).

Потребность в обширном и быстром отображении страниц является весьма существенным ограничением на пути создания компьютеров. Простейшая конструкция (по крайней мере, концептуально) состоит в использовании одной таблицы страниц, состоящей из массива быстродействующих аппаратных регистров, имеющей по одной записи для каждой виртуальной страницы, проиндексированной по номеру виртуальной страницы (см. рис. 3.10). При запуске процесса операционная система загружает регистры таблицей страниц этого процесса, которая берется из копии, хранящейся в оперативной памяти. Во время выполнения процесса таблице страниц не нужны никакие дополнительные ссылки на память. Преимуществами этого метода являются простота и отсутствие каких-либо обращений к памяти во время отображения. Его недостаток — в чрезмерных затратах при большом размере таблицы страниц, что зачастую просто непрактично. Еще один недостаток заключается в необходимости загрузки всей таблицы страниц при каждом переключении контекста, что полностью убьет производительность.

Другой крайностью является конструкция, при которой вся таблица страниц может целиком находиться в оперативной памяти. При этом аппаратуре нужно иметь лишь один регистр, указывающий на начало таблицы страниц. Такая конструкция позволяет отображению виртуальной памяти на физическую меняться при переключении контекста путем перезагрузки всего лишь одного регистра. Здесь, разумеется, есть и недостаток, поскольку для считывания записей таблицы страниц во время выполнения каждой команды требуется одно или несколько обращений к памяти, что существенно замедляет работу.

<< | >>
Источник: Э. ТАНЕНБАУМ Х. БОС. СОВРЕМЕННЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМ Ы 4-е ИЗДАНИЕ. 2015

Еще по теме Ускорение работы страничной организации памяти:

  1. 9.4. УСКОРЕННОЕ ОБУЧЕНИЕ - ВАША КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТЬ
  2. Формулы естественного ускоренного преображения
  3. Работа с персоналом в организации.
  4. Методы работы с личностью в организации.
  5. §2. Районные суды, их компетенция и организация работы
  6. АВРАЛ КАК ЭФФЕКТИВНЫЙ СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ
  7. Лекция 7 ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ В ПЕЧАТИ, НА РАДИО И ТЕЛЕВИДЕНИИ
  8. 1. Принципы организации коррекционно-педагогической работы с дошкольниками с задержкой психического развития
  9. §2. Методика использования воспитательного потенциала СМИ в организации работы по общественно-государственной подготовке и информированию с личным составом части
  10. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ПАМЯТИ
  11. Гигиена памяти.
  12. укрепление памяти
  13. ТЕОРИЯ ПАМЯТИ
  14. Сила памяти
  15. V. 2. 5. Структура парциального хранилища памяти.
  16. В психологии различают четыре типа памяти.
  17. V. 2. МОДЕЛЬ ПАРЦИАЛЬНОГО ХРАНИЛИЩА ПАМЯТИ ЧЕЛОВЕКА
  18. следующие виды памяти