Upravljanje memorijom - segmentacija

Mentor: Student:

Suzana Markovic Potić Darko

br.ind: 52/11r

Pregled izlaganja• Uvod• Pojam RAM memorije• Upravljanje memorijom• Segmentacija• Zaključak

UVOD• Operativni sistem je, u osnovi, softver, koji

omogućava komunikaciju između korisnika, odnosno korisničkih aplikacija i hardvera računara.

• Osnovne funkcije operativnog sistema su: upravljanje dodelom procesora, upravljanje dodelom memorije i upravljanje ulazno/izlaznim uređajima.

• U ovom seminarskom radu ću objasniti pojam RAM memorije, kao i proces upravljanja memorijom.

RAM memorija• RAM ( engl. Random Access Memory, memorija

sa slučajnim pristupom ) ili operativna memorija, označava vrstu memorije koja je direktno adresibilna i njenom sadržaju se može pristupiti proizvoljnoj lokaciji, a ne samo redom ( sekvencijalno, kao kod traka ).

• RAM memorija se smatra najznačajnijim resursom svakog računara.

• Vrsta koja se danas najčešće koristi u personalnim računarima je RAM memorija DDR tipa, gde postoje DDR2 i DDR3 tip memorije.

Upravljanje memorijom• Upravljanje memorijom ( memory management )

– drugi je najvažniji zadatak operativnih sistema, pri čemu se misli na RAM memoriju.

• Razni operativni sistemi koriste različite metode ( tehnike ) upravljanja memorijom.

• Zadatak operativnog sistema je da upravlja memorijom. On posmatra memoriju kao resurs koji treba da se dodeli, i da se deli između više aktivnih procesa.

• Da bi procesor bio efikasno iskorišćen poželjno je u glavnoj memoriji održati što više procesa.

Dodela memorije• U sistemima koji rade sa jednim programom,

glavna memorija se deli na dva dela.

• Jedan deo je zadužen za jezgro operativnog sistema ( kernel space ), a drugi za korisničke procese tj. programe ( user space ).

• U sistemima koji rade sa više programa korisnički deo memorije mora se dalje deliti i prolagoditi radu sa više procesa.

Logički i fizički adresni prostor

• Adresa koju generiše procesorska instrukcija je logička, a adresa same memorijske jedinice je fizička.

• Skup svih logičkih adresa koje generiše program naziva se logički ili virtuelni adresni prostor, a skup svih fizičkih adresa koje njima odgovaraju naziva se fizički adresni prostor.

• Mapiranje virtuelnog adresnog prostora u fizički obavlja hardverski uređaj koji se naziva MMU ( Memory Management Unit ) – jedinica za upravljanje memorijom.

• Osnovni zadatak MMU je dakle upravljanje i dodela radne memorije.

• Šeme mapiranja mogu biti veoma složene.• Najjednostavnija je šema koja koristi

relokacioni registar.• Relokacioni registar u MMU definiše adresu

fizičkog početka programa. Svaka logička adresa koju generiše program sabira se sa vrednošću relokacionog registra, i tako se dobija fizička adresa.

Zaštita memorije• Zaštita OS od korisničkih procesa i

međusobna zaštita korisničkih procesa u vezi sa pristupom memorijskim sekcijama može se realizovati pomoću dva registra:

– relokacionog registra, koji sadrži najnižu adresu procesa,

– registra ograničenja, koji sadrži najveći opseg logičkih adresa procesa.

Razmena ( swap )• Prilikom izvršavanja, proces se mora nalaziti u

radnoj memoriji.• Postoje situacije kada se proces može

privremeno prebaciti iz memorije na disk, kako bi se oslobodila memorija.

• Razmena ( swap ) koristi se u prioritetnim šemama za raspoređivanje procesa, gde se procesi visokog prioriteta čuvaju u memoriji, dok se svi procesi niskog prioriteta upisuju na disk i čekaju da se oslobodi memorija.

• Tehnika razmene je tesno povezana sa tehnikom virtuelne memorije.

Tehnike dodele memorije• Tehnike dodele memorije mogu se grupisati na

tehnike kontinualne i diskontinualne dodele.

• Kontinualna dodele ili alokacija se sastoji u tome da se i logički i fizički adresni prostor procesa sastoje se od kontinualnog niza memorijskih adresa.

• Kod diskontinualne alokacije, u opštem slučaju, fizički adresni prostor procesa nije realizovan kao kontinulani niz memorijskih adresa.

Segmentacija• Sama struktura programa obično nije

kontinualna ( programi se dele na više nezavisnih celina ). Podaci se takođe sastoje od više celina.

• Svaki od ovih logičkih segmenata dobija ime po kome se referencira i može nezavisno da učita u memoriju, pa ne zahteva kontinualan memorijski prostor.

• Segmentacija je metoda upravljanja memorijom koja podržava logički korisnički pogled na memoriju.

Hardverska podrška segmentacije

• Korisničke adrese su dvodimenzionalne ( dva dela ), ali se moraju transformisati u jednodimenzionalne fizičke adrese.

• Ovo mapiranje se obavlja preko tabele segmenata ( segment table ) a ima podršku i u hardveru mikroprocesora. Svaki ulaz u tabeli segmenata opisuje tačno jedan segment, a sadrži dva parametra:

- Baznu adresu segmenta ( base ).- Ograničenje segmenta ( limit ).

Hardverska podrška segmentacije

Osnovna arhitektura dodele memorje segmentacijom

Zaštita i deljenje segmenta• Tabela segmenata, pored definicije segmenta u

fizičkoj memoriji može sadržati i neke definicije zaštite, od kojih se najčešće koristi zaštita od modifikacije.

• Segmenti sa kodom mogu biti definisani kao nepromenljivi ( eng. read only ).

• Slično, kao u metodi straničenja, i segmenti koji se ne menjaju mogu se deliti – na taj način se efikasno štedi memorija .

Segmetacija sa stranjčenjem

• Najpopularnije serije procesora Intel i Motorola imaju ugrađenu podršku i za segmentaciju i za straničenja.

• Tabela segmenata obavlja sledeće operacije:- kontrolu veličine limita segmenta- i izdvajanje broja segmenta iz jedinstvene

logičke adrese.

Segmetacija sa stranjčenjem Arhitektura hardverske podrške segmentacije sa straničenjem

Zaključak• Operativni sistem je, u osnovi, softver, koji

omogućava komunikaciju između korisnika, odnosno korisničkih aplikacija i hardvera računara.

• RAM memorija ili operativna memorija, označava vrstu memorije koja je direktno adresibilna i njenom sadržaju se može pristupiti proizvoljnoj lokaciji, a ne samo redom ( sekvencijalno, kao kod traka ).

• Upravljanje memorijom – drugi je najvažniji zadatak operativnih sistema, pri čemu se misli na RAM memoriju.

• Segmentacija je metoda upravljanja memorijom koja podržava logički korisnički pogled na memoriju.