بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
حافظه مجازي Virtual Memory
فصل 8
اسلاید 2 :
محدود بودن فضاي حافظه اصلي
لزومي ندارد تمام صفحهها يا قطعههاي يك فرآيند در حال اجرا، در حافظه اصلي قرار داشته باشند.
به بخشي از فرآيند كه واقعا داخل حافظه اصلي قرار دارد، مجموعه مقيم ميگوييم.
محدوديتهاي حافظه اصلي را ندارد.
فرآيندهاي بيشتري ميتوانند در حال اجرا باشند.
فرآيندي بزرگتر از حافظه اصلي نيز ميتواند اجرا شود.
حافظه مجازي، حافظهاي بمراتب بزرگتر از حافظه اصلي است.
حافظه مجازي
اسلاید 3 :
پديده كوبيدگي (Trashing)
خارج كردن قطعهاي از فرآيند از حافظه اصلي دقيقا قبل از اجراي آن.
پردازنده به جاي اجراي دستورالعملهاي كاربران، بيشتر وقت خود را صرف مبادله تكهها ميكند.
اصل محلي بودن (Locality)
مراجعات به برنامه و دادهها خوشهاي (پشت سرهم) است.
اگر بتوان حدس هاي هوشمندانهاي زد كه در آينده به كدام تكههاي يك فرآيند نياز داريم، ميتوان از كوبيدگي اجتناب كرد.
اصل محلي بودن و حافظه مجازي
اسلاید 4 :
از آنجا كه ممكن است فقط تعداد محدودي از صفحههاي يك فرآيند در حافظه اصلي باشند، در هر مدخل جدول صفحه يك بيت حضور (P) و يك بيت تغيير (M) نياز است.
اگر صفحه تغيير نكرده باشد (M=0)، لزومي ندارد اين صفحه در حافظه جانبي بازنويسي شود.
صفحهبندي و حافظه مجازي
اسلاید 6 :
در يك سيستم با حافظه مجازي، اندازه هر صفحه برابر 1024 بايت است. در صورتيكه كه اين سيستم داراي 8 عدد صفحه مجازي و 4 عدد صفحه (قاب) فيزيكي و جدول صفحهبندي بصورت زير باشد، كداميك از جوابهاي زير آدرس فيزيكي مربوط به آدرس مجازي 3728 است؟
1) Page Fault اتفاق ميافتد.
2) آدرس فيزيكي قاب 3
3) آدرس فيزيكي قاب 1
4) آدرس فيزيكي قاب 2
شماره صفحه مجازي: [0-1023] ->0 …[3072-4095]->3
شماره صفحه مجازي شماره 3 در حافظه فيزيكي نيست (Not)
پس Page Fault اتفاق ميافتد.
مثال
اسلاید 7 :
يك حافظه نهان براي جدول صفحه
براي هر ترجمه آدرس مراحل زير طي ميشود:
آيا اطلاعات صفحه مربوطه در TLB وجود دارد؟
بله: شماره قاب را استخراج كن و آدرس را ترجمه نما. (TLB Hit)
خير: اطلاعات اين صفحه را به TLB منتقل كن. سپس شماره قاب را استخراج كن و آدرس را ترجمه نما. (TLB Mis)
ميانگير دمدستي ترجمه (TLB) Translation Lookaside Buffer
اسلاید 9 :
زمان موثر دسترسي به آدرس فيزيكي با استفاده از TLB با نرخ برخورد (Hit Ratio) يا h:
TLB
زمان دسترسي به حافظه اصلي=
زمان دسترسي به حافظه TLB=
اسلاید 10 :
زمان دسترسي به حافظه را بدست آورید هنگامیکه زمان دسترسي به TLB برابر 10 ns و احتمال وجود شماره قاب در TLB برابر 0.50 باشد، و نسبت بهبود تبديل آدرس بر اثر استفاده از TLB در مقايسه با هنگامي كه از TLB استفاده نميشود 3 باشد؟
مثال
اسلاید 11 :
اگر اندازه هر صفحه خيلي بزرگ باشد:
تعداد صفحات كم شده و جدول صفحه كوچك ميشود.
تلف حافظه داخلي زياد ميشود.
اگر اندازه هر صفحه خيلي كوچك باشد:
تعداد صفحات زياد شده و جدول صفحه بزرگ ميشود.
تلف حافظه داخلي كوچك ميشود.
يك مقدار مياني بهينه وجود دارد.
اندازه صفحه
اسلاید 12 :
با افزايش اندازه صفحه، اصل محلي بودن تضعيف شده و نرخ خطاي صفحه شروع به افزايش ميكند. اما اگر اندازه صفحه به اندازه كل فرآيند نزديك شود، نرخ خطاي صفحه كم ميشود.
براي يك اندازه ثابت صفحه، نرخ خطاي صفحه با رشد تعداد صفحههاي تخصيص يافته، كاهش مييابد.
اندازه صفحه و نرخ خطاي صفحه
اسلاید 13 :
اگر اندازه ميانگين برنامهها، S بايت و اندازه يك صفحه P بايت و هر سطر جدول صفحه e بايت فضا لازم داشته باشد، تعداد سطرهاي لازم براي يك برنامه در جدول صفحه برابر است و در نتيجه اندازه جدول صفحه
براي يك برنامه نصف صفحه اتلاف وجود دارد ( )
فضاي سربار هر برنامه =
برا حداقل كردن اين اتلاف بايد مقدار آن نسبت به P مينيم گردد. بنابراين با محاسبه مشتق اين تابع و يافتن ريشه آن P محاسبه ميشود:
اندازه بهينه صفحه
اسلاید 14 :
قطعهبندي و حافظه مجازي
اسلاید 15 :
تركيب صفحهبندي و قطعهبندي و حافظه مجازي
اسلاید 16 :
روش صفحهبندي نيازي (Demand Paging)
فقط صفحاتي از فرآيند كه واقعا موردنياز ميباشند به حافظه آورده ميشوند
بهينه يا OPT (Optimal)
”اخيرا كمترين استفاده شده“ يا LRU (Least Recently Used)
خروج به ترتيب ورود يا FIFO
ساعت يا Clock
الگوريتمهاي جايگزيني صفحات
اسلاید 17 :
براي جايگذاري، صفحهاي انتخاب ميشود كه در آينده كمتر مورد مراجعه قرار خواهد گرفت
نياز به جستجو كل حافظه دارد.
اين روش در عمل قابل پيادهسازي نيست زيرا نياز به پيشگويي آينده دارد.
مثال: تعداد سه قاب صفحه براي اين فرآيند تخصيص داده شده
مجموعا 6 خطاي صفحه 3 تا در ابتدا و 3 تا در حين كار
بهينه يا OPT (Optimal)
اسلاید 18 :
فرآيندي به ترتيب زير از چپ به راست به صفحات مجازياش مراجعه ميكند، اگر اين فرآيند سه قاب صفحه در اختيار داشته باشد و هيچيك از صفحات آن در شروع كار در حافظه اصلي موجود نباشد و براي جايگزيني از سياست بهينه (Optimal) استفاده شود، تعداد نقص صفحه برابر است با:
1,2,3,4,1,4,3,2,1,3
1) 8 2) 7 3) 6 4) 5
مثال
اسلاید 19 :
براي جايگذاري، صفحهاي انتخاب ميشود كه زودتر وارد حافظه شده است
ساده است
اشكال اين روش اين است كه تنها عمر صفحات مورد توجه قرار ميگيرد نه ميزان مراجعه به آنها.
Belady’s Anomaly
مثال: تعداد سه قاب صفحه براي اين فرآيند تخصيص داده شده
مجموعا 9 خطاي صفحه 3 تا در ابتدا و 6 تا در حين كار
خروج به ترتيب ورود يا FIFO
اسلاید 20 :
فرآيندي به ترتيب زير از چپ به راست به صفحات مجازياش مراجعه ميكند، اگر اين فرآيند سه قاب صفحه در اختيار داشته باشد و هيچيك از صفحات آن در شروع كار در حافظه اصلي موجود نباشد و براي جايگزيني از سياست FIFOاستفاده شود، تعداد نقص صفحه برابر است با:
0,1,2,3,0,1,4,0,1,2,3,4
1) 10 2) 6 3) 8 4) 9
مثال
