Реферат на тему виртуальная память

Обновлено: 05.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

Реферат на тему:

Подготовила учительница математики и информатики:

Бийболатова Наида Гашимовна

Глава 1. Виды памяти

1.1 Оперативная память

Глава 2. Видеопамять

Список использованной литературы

Память компьютера лучше всего представить себе в виде последовательности ячеек. Количество информации в каждой ячейке – один байт.

Любая информация сохраняется в памяти компьютера в виде последовательности байтов. Байты (ячейки) памяти пронумерованы один за другим, причем номер первого от начала памяти байта приравнивается к нулю. Каждая конкретная информация, которая сохраняется в памяти, может занимать один или несколько байтов. Количество байтов, которые занимает та или иная информация в памяти, являются размером этой информации в байтах.

Например, целое плюсовое число от 0 до 2 8 -1=255 занимает 1 байт памяти. Для хранения целого плюсового числа от 2 8= 256 до 2 16 -1=65536 нужно уже два последовательных байта.

Основная задача при работе с памятью состоит в том, чтобы найти место в памяти, где находится необходимая информация.

Для того, чтобы найти человека в большом городе, необходимо знать его точный адрес. Так же, чтобы найти место той или иной информации в памяти, введено понятие адреса в памяти.

Например, если слово "информатика", которое состоит из 11 букв, занимает байты с номерами от 1234 до 1244 (всего 11 байтов), то адрес этого слова равняется 1234.

Чем больше объем памяти, тем больше файлов и программ она может вместить, тем больше задач можно развязать с помощью компьютера.

Чем же определяется объем доступной памяти компьютера или какое наибольшее число можно использовать для указания адреса?

Адрес, как и любая информация в компьютере, подается в двоичном виде. Значит, наибольшее значение адреса определяется количеством битов, которые используются для его двоичной подачи.

Глава 1. ВИДЫ ПАМЯТИ

1.1 Оперативная память

Оперативная память (ОЗУ или англ.RAM от RandomAccessMemory – память с произвольным доступом) – это быстро запоминающее устройство не очень большого объема, которое непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, которые обрабатываются этими программами.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается то все, что находилось на ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой – это значит, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

Объем ОЗУ обычно составляет от 32 до 512 Мбайт. Для не сложных административных задач бывает достаточно и 32 Мбайт ОЗУ, но сложные задачи компьютерного дизайна могут потребовать от 512 Мбайт до 2 Гбайт ОЗУ.

Обычно ОЗУ исполняется из интегральных микросхем памяти SDRAM (синхронное динамическое ОЗУ). Каждый информационный бит в SDRAM запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за утечки токов такие конденсаторы быстро разряжаются и их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс называется регенерацией памяти (RefreshMemory). Микросхемы SDRAM имеют емкость от 16 до 256 Мбит и более. Они устанавливаются в корпусе и собираются в модули памяти. Большинство современных компьютеров комплектуются модулями типа DIMM (Dual-In-lineMemoryModule - модуль памяти с двухрядным расположением микросхем). В компьютерных системах на самых современных процессорах используются

Высокоскоростные модули Rambus DRAM (RIMM) и DDR DRAM.

Сразу после включения компьютера начинают "тикать" электронные "часы" основной шины. Их импульсы расталкивают заспавшийся процессор, и тот может начинать работу. Но для работы процессора нужны команды.

Точнее говоря, нужны программы, потому что программы — это и есть упорядоченные наборы команд. Таким образом, где-то в компьютере должна быть заранее, заготовлена пусковая программа, а процессор в момент пробуждения должен твердо знать, где она лежит (Рисунок 1).

Хранить эту программу на каких-либо носителях информации нельзя, потому что в момент включения процессор ничего не знает ни о каких устройствах. Чтобы он о них узнал, ему тоже нужна какая-то программа, и мы возвращаемся к тому, с чего начали. Хранить ее в оперативной памяти тоже нельзя, потому что в ней в обесточенном состоянии ничего не хранится.

Выход здесь существует один-единственный. Такую программу надо создать аппаратными средствами. Для этого на материнской плате имеется специальная микросхема, которая называется постоянным запоминающим устройством — ПЗУ. Еще при производстве в нее "зашили" стандартный комплекс программ, с которых процессор должен начинать работу. Этот комплекс программ называется базовой системой ввода-вывода.

По конструкции микросхема ПЗУ отличается от микросхем оперативной памяти, но логически это те же самые ячейки, в которых записаны какие-то числа, разве что не стираемые при выключении питания. Каждая ячейка имеет свой адрес.

После запуска процессор обращается по фиксированному адресу (всегда одному и тому же), который указывает именно на ПЗУ. Отсюда и поступают первые данные и команды. Так начинается работа процессора, а вместе с ним и компьютера. На экране в этот момент мы видим белые символы на черном фоне.

Одной из первых исполняется подпрограмма, выполняющая самотестирование компьютера. Она так и называется: Тест при включении (по-английски — POST — Power-OnSelfTest). В ходе ее работы проверяется многое, но на экране мы видим только, как мелькают цифры, соответствующие проверенным ячейкам оперативной памяти.

Рисунок 2 - CMOS-память.

Однако долго работать лишь только со стандартными устройствами компьютер не может. Ему пора бы узнать о том, что у него есть на самом деле. Истинная информация об устройствах компьютера записана на жестком диске, но и его еще надо научиться читать. У каждого человека может быть свой жесткий уникальный диск, не похожий на другие. Спрашивается, откуда программы BIOS узнают, как работать именно с вашим жестким диском?

Для этого на материнской плате есть еще одна микросхема — CMOS-память. В ней сохраняются настройки, необходимые для работы программ BIOS. В частности, здесь хранятся текущая дата и время, параметры жестких дисков и некоторых других устройств. Эта память не может быть ни оперативной (иначе она стиралась бы), ни постоянной (иначе в нее нельзя было бы вводить данные с клавиатуры). Она сделана энергонезависимой и постоянно подпитывается от небольшой аккумуляторной батарейки, тоже размещенной на материнской плате. Заряда этой батарейки хватает, чтобы компьютер не потерял настройки, даже если его не включать несколько лет.

Настройки CMOS, в частности, необходимы для задания системной даты и системного времени, при установке или замене жестких дисков, а также при выходе из большинства аварийных ситуаций. Настройкой BIOS можно, например, задать пароль, благодаря которому посторонний человек не сможет запустить компьютер. Впрочем, эта защита эффективна только от очень маленьких детей.

Для изменения настроек, хранящихся в CMOS-памяти, в ПЗУ содержится специальная программа — SETUP. Чтобы ее запустить, надо в самый первый момент после запуска компьютера нажать и удерживать клавишу DELETE. Навигацию в системе меню программы SETUP выполняют с помощью клавиш управления курсором. Нужные пункты меню выбирают клавишей ENTER, а возврат в меню верхнего уровня — клавишей ESC. Для изменения установленных значений служат клавиши PageUp и PageDown.

1.4 Кэш-память

Кэш-память - это высокоскоростная память произвольного доступа, используемая процессором компьютера для временного хранения информации. Она увеличивает производительность, поскольку хранит наиболее часто используемые данные и команды "ближе" к процессору, откуда их можно быстрей получить (Рисунок 3).

Рисунок 3 - Кэш-память

Кэш-память напрямую влияет на скорость вычислений и помогает процессору работать с более равномерной загрузкой. Представьте себе массив информации, используемой в вашем офисе. Небольшие объемы информации, необходимой в первую очередь, скажем список телефонов подразделений, висят на стене над вашим столом. Точно так же вы храните под рукой информацию по текущим проектам. Реже используемые справочники, к примеру, городская телефонная книга, лежат на полке, рядом с рабочим столом. Литература, к которой вы обращаетесь совсем редко, занимает полки книжного шкафа. Компьютеры хранят данные в аналогичной иерархии. Когда приложение начинает работать, данные и команды переносятся с медленного жесткого диска в оперативную память произвольного доступа, откуда процессор может быстро их получить. Оперативная память играет роль КЭШа для жесткого диска. Для достаточно быстрых компьютеров необходимо обеспечить быстрый доступ к оперативной памяти, иначе микропроцессор будет простаивать, и быстродействие компьютера уменьшится. Для этого такие компьютеры могут оснащаться кэш-памятью, т.е. "сверхоперативной" памятью относительно небольшого объема (обычно от 64 до 256 Кбайт), в которой хранятся наиболее часто используемые участки оперативной памяти. Кэш-память располагается "между" микропроцессором и оперативной памятью, и при обращении микропроцессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти. Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к обычной памяти, а в большинстве случаев необходимые микропроцессору данные содержаться в кэш-памяти, среднее время доступа к памяти уменьшается. Для компьютеров на основе intel-80386dx или 80486sx размер кэш-памяти в 64 кбайт является удовлетворительным, 128 кбайт - вполне достаточным. Компьютеры на основе intel-80486dx и dx2 обычно оснащаются кэш-памятью емкостью 256 Кбайт.

Глава 2. Видеопамять

Графическая плата (известна также как графическая карта, видеокарта, видеоадаптер) (англ. videocard) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в специальный разъём (ISA, VLB, PCI, AGP, PCI-Express) для видеокарт на материнской плате, но бывает и встроенной.

Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный микропроцессор, который может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задач центральный процессор компьютера.

Современная графическая плата состоит из следующих частей:

1. Графический процессор (GPU) — занимается расчетами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчеты для обработки команд трехмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности мало, чем уступают центральному процессору компьютера, и зачастую превосходят их по числу транзисторов. Архитектура современного GPU обычно предполагает наличие нескольких блоков обработки информации, а именно: блок обработки 2D графики, блок обработки 3D графики, в свою очередь, обычно разделяющийся на геометрическое ядро (плюс кэш вершин) и блок растеризации (плюс кэш текстур) и др(Рисунок 4).

Рисунок 4 - Графический процессор (GPU).

2. Видеоконтроллер — отвечает за формирование изображения в видеопамяти, дает команды RAMDAC на формирование сигналов развертки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно шире внешней (64, 128 или 256 разрядов против 16 или 32), во многие видеоконтроллеры встраивается еще и RAMDAC. Современные графические адаптеры (ATI, NVIDIA) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый. Видеопамять — играет роль кадрового буфера, в котором хранится в цифровом формате изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются памятью типа DDR, DDR2 или GDDR3. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCIE.

3. Цифро-аналоговый преобразователь ЦАП (RAMDAC) — служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Возможный диапазон цветности изображения определяется только параметрами RAMDAC. Чаще всего RAMDAC имеет четыре основных блока — три цифроаналоговых преобразователя, по одному на каждый цветовой канал (красный, синий, зеленый, RGB), и SRAM для хранения данных о гаммах коррекции. Большинство ЦАП имеют разрядность 8 бит на канал — получается, по 256 уровней яркости на каждый основной цвет, что в сумме дает 16.7 млн. цветов (и за счет гамма коррекции есть возможность отображать исходные 16.7 млн. цветов в гораздо большее цветовое пространство). Некоторые RAMDAC имеют разрядность по каждому каналу 10bit (1024 уровня яркости), что позволяет сразу отображать более 1 млрд. цветов, но эта возможность практически не используется. Для поддержки второго монитора часто устанавливают второй ЦАП. Стоит отметить, что мониторы и видеопроекторы подключаемые к цифровому DVI выходу видеокарты для преобразования потока цифровых данных используют собственные цифроаналоговые преобразователи и от характеристик ЦАП видеокарты не зависят (Рисунок 5).

Рисунок 5 - Цифро-аналоговый преобразователь ЦАП (RAMDAC)

4. Видео-ПЗУ (Video ROM) — постоянное запоминающее устройство, в которое записаны видео-BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую — к нему обращается только центральный процессор. Хранящийся в ПЗУ видео-BIOS обеспечивает инициализацию и работу видеокарты до загрузки основной операционной системы, а также содержит системные данные, которые могут читаться и интерпретироваться видеодрайвером в процессе работы (в зависимости от применяемого метода разделения ответственности между драйвером и BIOS). На многих современных картах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ, допускающие перезапись видео-BIOS самим пользователем при помощи специальной программы (Рисунок 6).

Рисунок 6 - Видео-ПЗУ (Video ROM)

5. IB — предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых значениях.

Правильная и полнофункциональная работа современного графического адаптера обеспечивается с помощью видеодрайвера — специального программного обеспечения, поставляемого производителем видеочипа и загружаемого в процессе запуска операционной системы. Видеодрайвер выполняет функции интерфейса между системой с запущенными в ней приложениями и видеоадаптером. Так же как и видео-BIOS, видеодрайвер организует и программно контролирует работу всех частей видеоадаптера через специальные регистры управления, доступ к которым идет через соответствующую шину.

Оперативная память является одним из основных элементов любой электронно-вычислительной машины, т.к. именно от оперативной памяти зависит скорость работы ПК, а также возможность работы с тем или иным программным обеспечением. Не нужно забывать, что быстродействие оперативной памяти зависит скорее от структуры, а не напрямую от ее частоты

В наше время разработано огромное количество видов оперативной памяти разной скоростной и ценовой категории, поэтому пользователь должен сам решать какую память следует устанавливать на компьютер, в зависимости от того, какие возможности ему нужны. Но следует помнить, что быстроразвивающаяся компьютерная отрасль, в том числе программное обеспечение, предъявляют все большие требования к компьютерам, в том числе и к оперативной памяти.

Сравнивая оперативную память можно выделить основные преимущества и недостатки:

Преимущества: малое число элементов на одну ячейку, откуда высокая плотность упаковки, большой объем памяти на одном кристалле, малое потребление мощности.

Недостатки: необходимость периодического перезаряда элементов памяти, а это: уменьшает быстродействие, усложняет схемы обслуживания памяти, при отсутствии питания стирается вся информация.

Преимущества: высокое быстродействие, отсутствие регенерации;

Недостатки: в связи с дороговизной память типа SRAM используется, в основном только как КЭШ-память L1 и L2, маленькая плотность упаковки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.В .Долженков, Ю .Колесников. Excel 2012. Спб. ВНV,2012.

2. Кузьмин Владислав. MicrosoftOfficeExcel 2003: Учебный курс.-

3. Пасько В . MicrosoftOffice 2013.- К .: ВН V, 19 ХР .

4. Гебхардт Р. Excel 2013:Справочник. - М.: Бином, 19ХР.

5. Уокенбах Д. Excel 2013. Библия пользователя. - К.: Диалектика,2012.

6. Уокенбах Д. MicrosoftExcel. Библия пользователя. - М.: Издательский дом

Прикрепленные файлы: 1 файл

Виртуальная память это логическая память.doc

Все методы управления памятью имеет одну и ту же цель – хранить в памяти мультипрограммную смесь, необходимую для мультипрограммирования. Виртуальная память это логическая память, которое может не соответствовать ее физическому расположению. Виртуальная память – это увеличение общего объема памяти и организации множества адресных пространств памяти. Существует термин swap, означающий виртуальную память или файл подкачки. Для того чтобы обеспечить максимальную гибкость памяти система может перемещать страницы из физической памяти в файл подкачки и наоборот. Когда страница перемещается в физическую память, система обновляет карту память. Когда система нуждается в свободной памяти, то выбирает оперативную память, к которой дольше всего не было обращений, и перемещает файл. Виртуальная память позволяет, упростить адресацию памяти, рационально управлять оперативной памятью компьютера и изолировать процессы друг от друга. Во время работы память при содействии оборудования отображает виртуальные адреса, на которых хранятся данные. Управляя защитой и отображением, операционная система может обеспечивать отсутствие столкновений процессов или перезаписи данных. Виртуальная память представляет собой совокупность всей памяти как оперативной так внешней, имеющие нумерацию от нуля до предельного значения адреса. У большинства систем физической памяти намного меньше общего количество виртуальной памяти содержимое памяти переводит, на диск. Постраничный перенос данных на диск освобождает физическую память, чтобы она могла использоваться другими процессами или операционной системой. Когда по виртуальному адресу той страницы, которая была перенесена на диск, память загружает информацию с диска в память. Размер виртуального адресного пространство зависит от аппаратной платформы. Объем машинного кода этого приложения равен 10000 байт. Это приложение требует 5000 байт для хранения данных и буферов ввода/вывода. А это значит, что для работы с этим приложением в памяти должно быть свободно 15000 байт, и если не хватит одного байта, то приложение не сможет запуститься и такое приложение называется адресным пространством. Это число уникальных адресов, необходимых для размещения приложения и данных. Затем программисты пытались решить проблему, определяя, какие части приложения должны находиться в памяти в данный момент и назвали эту программу оверлеи. Таким образом, код, выполняемый только при инициализации, можно переписать, используя в процессе работы. Программа оверлеи могла требовать для выполнения меньше памяти, но если в системе для нее не хватало памяти, то так же возникала ошибка, нехватки памяти. Например, 16-разрядный компьютер PDP-11/70 с 64 Кбайт логической памяти мог иметь до 2 Мбайт оперативной памяти. Операционная система этого компьютера обеспечивает защиту и перераспределением основной памяти между пользовательскими процессами. Существует несколько способов виртуальной памяти: свопинг, страничная и сегментная память.

Свопинг – виртуальная память, при котором неактивные процессы перемещаются из оперативной памяти на жесткий диск, освобождая память для загрузки других процессоров. Такими фрагментами в современных ЭВМ являются страницы памяти. Временно выгруженные из памяти страницы могут сохраняться на внешних запоминающих устройствах или на жёстком диске. В случае откачки страниц, содержимое какого-либо файла может удалиться. При запросе такой страницы она может быть считана из оригинального файла. Нужно посмотреть, была ли ранее откачена запрошенная страница, и, если она есть в свопинге, то можно загрузить ее обратно в память.

Страничная виртуальная память состоит из наборов блоков или страниц одинакового размера. Передача информации между памятью и диском всегда передается целыми страницами. При отсутствии страницы в памяти в процессе выполнение команды возникает исключительная ситуация, называемая страничное нарушение или страничный отказ. Обработка страничного нарушения заключается в том, что команда прерывается, и затребованная страница подкачивается из конкретного места вторичной памяти в свободный страничный кадр и попытка выполнения команды повторяется. Операционная система выбирает малоиспользуемый страничный блок и записывает его на диск. Затем она считывает с диска страницу, на которую произошла ссылка и изменяет карту отображения и запускает заново прерванную команду. Для управления физической памятью ОС поддерживает структуру таблицы кадров. Она имеет запись на каждый физический кадр, показывающий его состояние. В страничной памяти в основном хранится лишь часть таблицы страниц, а быстрота доступа к таблице достигается за счет использования сверхбыстродействующей памяти, размещенная в процессоре.

Сегментно-страничная организации виртуальной памяти.

В виртуальной памяти сегмент – это линейная последовательность адресов, начинающаяся с 0. Организация виртуальной памяти размер сегмента может быть велик, например, может превышать размер оперативной памяти. Повторяя все ранее приведенные рассуждения о размещении в памяти больших программ, приходим к разбиению сегментов на страницы и необходимости поддержки своей таблицы страниц для каждого сегмента. В системе большого количества таблиц страниц стараются избежать, организуя неперекрывающиеся сегменты в одном виртуальном пространстве, для описания которого хватает одной таблицы страниц. Таким образом, одна таблица страниц отводится для всего процесса. Область памяти ядра ограничены виртуальным адресным пространством объемом 4 Гбайт. При этом ядро ОС располагается по фиксированным виртуальным адресам вне зависимости от выполняемого процесса.

Архитектурные средства поддержки виртуальной памяти

Невозможно создать полностью машинно-независимый компонент управления виртуальной памятью. Но другой стороны, имеются существенные части программного обеспечения, связанного с управлением виртуальной памятью, для которых детали аппаратной реализации совершенно не важны. Одним из достижений современных ОС является грамотное и эффективное разделение средств управления виртуальной памятью на аппаратно-независимую и аппаратно-зависимую части. В самом распространенном случае необходимо отобразить большое виртуальное адресное пространство в физическое адресное пространство существенно меньшего размера. Пользовательский процесс или ОС должны иметь возможность осуществить запись по виртуальному адресу, а задача ОС – сделать так, чтобы записанная информация оказалась в физической памяти. В случае виртуальной памяти система отображения адресных пространств должна предусматривать ведение таблиц, показывающих, какие области виртуальной памяти в данный момент находятся в физической памяти и где именно размещаются.

Существует, различные типы памяти общей характеристикой для всех типов является то, что они предназначены для сохранения некоторых видов данных. Каждая из них имеет свои особенности и возможности.

Random Access Memory (RAM)

RAM работает в пределах компьютерной системы и отвечает за хранение данных на временной основе и делает их доступными для процессора. Информация, хранящаяся в памяти, загружается с жесткого диска в компьютер. Когда система отключается, ОЗУ теряет всю хранимую информацию. Размещенные данные хранятся в ней только тогда, пока система работает. Кода оперативная память заполняется полностью, скорость работы замедляется. Виртуальная память представляет собой специально отведенное на жестком диске пространство. Благодаря виртуальной памяти система может освобождать часть оперативной памяти.

Кэш-память находиться на центральном процессоре. В нее загружаются данные, которые наиболее часто используются процессором. Это исключает необходимость поиска информации в больших массивах данных, расположенных в оперативной памяти.

Жесткий диск - это устройства хранение данных, использующиеся для записи и хранения информации в компьютерной системе. В настоящее время жесткие диски имеют объем от 120 гигабайт до 1.5 Тб, а то и выше.

Это вид памяти, представляющие собой мобильные устройства для хранения и удобного переноса данных с одного компьютера и на другой. В нем данные могут быть стерты и повторно записаны.

Read Only Memory (ROM)

Этот тип памяти является активным, независимо от того, включена система или выключена. Это своего рода постоянная энергонезависимая память. Это микросхема, которая запрограммирована данными, которые обязательно должны присутствовать на компьютере и выполнять необходимые функции.

Благовещенск 2013
СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3
1 ВИРТУАЛЬНАЯ ПАМЯТЬ 5
2 МЕТОДЫ ОРГАНИЗАЦИИ ВИРТУАЛЬНОЙ ПАМЯТИ 7
2.1 Виртуальная память при страничной организации 7
2.2 Виртуальная память при сегментной организации 10
2.3Виртуальная память при сегментно-страничной организации 12
3 ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ВИРТУАЛЬНОЙ ПАМЯТИ 15
3.1 Обработка ситуации отсутствия страницы в памяти 15
3.2 Отсутствие свободного фрейма. Оценка производительности стратегии обработки страниц по требованию. 16
3.3 Проблема замещения страниц 17
3.4 Алгоритм замещения страниц 20
4 ПРЕИМУЩЕСТВА ВИРТУАЛЬНОЙ ПАМЯТИ ПРИ СОЗДАНИИПРОЦЕССОВ 24
5 АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗНЫХ ТИПОВ ВИРТУАЛЬНОЙ ПАМЯТИ В WINDOWS 26
5.1 Изменение объема файла подкачки в ОС Windows 7 27
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 32

С развитием и появлением новых компьютерных технологий, машины, несомненно, преобразились в лучшую сторону: в мире профессиональных программистов уже не существует понятия “оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) наферритовых сердечниках” или “накопителей на магнитных лентах”. С изобретением персонального компьютера (ПК), даже простой непрофессиональный пользователь получил возможность использовать ПК для собственных целей и нужд. Производителями вычислительной техники были выпущены компьютеры достаточно простые в обращении (по сравнению с огромными ламповыми IBM1401 или “Унивак П”). Компьютеры нового поколения имелипроцессоры Intel™ 80386, 80486, с 16ти и 32х разрядными шинами, огромным быстродействием (2566Mhz). Эти машины - большой шаг вперед в развитии компьютерных технологий. Вместе с этим у пользователя появилась желание заставить быструю машину делать как можно больше. Как экономить машинное время и в то же время производить больше? Ответ на этот вопрос был найден посредством организации мультипрограммнойработы электронных вычислительных машин (ЭВМ). Этот метод был признан очень удобным, так как при организации мультипрограммного цикла:
1. Машина не простаивала зря: при одновременном выполнении нескольких программ и команд. В работе процессора появлялась новая функция: анализ и распределение машинного времени, отведённого на выполнение каждой программы;
2. За каждый машинный такт (в соответствии сочередностью или уровнем приоритета, общим временем, требующимся на выполнения команды) выполнялась одна или несколько команд.
Метод мультипрограммной работы оказался эффективным. Но для его успешной реализации требовалось много оперативной памяти, так как всякая программа, которая может быть вызвана впоследствии, оставляет небольшую (а иногда и очень большую!) свою часть резидентной в оперативной памяти.Возможны два варианта: сохранить большую часть ОЗУ свободной, по надобности загружая в оперативную память (ОП) ту или иную программу, требующую непосредственного выполнения и, после этого, отработав с данной программой, очистить содержимое ОП для загрузки новой программы. Второй вариант состоит в том, чтобы сразу загрузить в ОП машины все требующиеся программы, таким образом, заполнив её дооснования и потом дать процессору команду на выполнение. Первый вариант не является примером мультипрограммной организации. Второй вариант является. Итак, несомненно, второй вариант наиболее подходящий, но здесь мы сталкиваемся с проблемой нехватки оперативной памяти.
На этом этапе на помощь пользователю приходит виртуальная память, которая позволяет модифицировать.

Название работы: Понятие виртуальной памяти, ее назначение. Свопинг

Предметная область: Информатика, кибернетика и программирование

Описание: Понятие виртуальной памяти ее назначение. Понятие виртуальной памяти. Необходимым условием для того чтобы программа могла выполняться является ее нахождение в оперативной памяти. Уже давно пользователи столкнулись с проблемой размещения в памяти программ размер которых превышает имеющуюся в наличии свободную память.

Размер файла: 14.41 KB

Работу скачали: 90 чел.

Вопрос 27. Понятие виртуальной памяти, ее назначение. Свопинг.

§5.3.2.1. Виртуальная память.

Понятие виртуальной памяти.

Необходимым условием для того, чтобы программа могла выполняться, является ее нахождение в оперативной памяти. Уже давно пользователи столкнулись с проблемой размещения в памяти программ, размер которых превышает имеющуюся в наличии свободную память. Данная проблема решается путем использования виртуальной памяти . Виртуальным называется ресурс, который пользователю или пользовательской программе представляется обладающим свойствами, которыми он в действительности не обладает.

Механизм использования виртуальной памяти основан на том, что когда имеющейся оперативной памяти недостаточно, образы неактивных процессов целиком или частично временно выгружаются на диск. К неактивным относятся приостановленные процессы, ожидающие завершения ввода-вывода или освобождения ресурсов, а также процессы в состоянии готовности, стоящие в очереди к процессору. Образы таких неактивных процессов могут быть временно выгружены на диск. Когда подходит очередь выполнения выгруженного процесса, его образ возвращается с диска в оперативную память. Если при этом обнаруживается, что свободного места в оперативной памяти не хватает, то на диск выгружается другой процесс.

То есть ОС производит подмену оперативной памяти дисковой памятью. Пользователь пишет программу, а транслятор, используя виртуальные адреса, переводит ее в машинные коды так, как будто в распоряжении программы имеется однородная оперативная память большого объема. В действительности же все коды и данные, используемые программой, хранятся на диске и только при необходимости загружаются в реальную оперативную память. Виртуальная память работает значительно медленнее, чем реальная оперативная память.

Виртуальная память это совокупность программно-аппаратных средств, позволяющих использовать прикладные программы, размер которых превосходит имеющуюся оперативную память.

Виртуальная память решает следующие задачи:

- размещение данных в запоминающих устройствах разного типа, например часть кодов программы в оперативной памяти, а часть на диске;

- выбор образов процессов или их частей для перемещения из оперативной памяти на диск и обратно;

- перемещение по мере необходимости данных между памятью и диском;

- преобразование виртуальных адресов в физические.

Все эти действия выполняются автоматически , без участия программиста.

Виртуализация памяти может быть осуществлена на основе двух различных подходов:

- свопинг ( swapping ) образы процессов выгружаются на диск и возвращаются в оперативную память целиком;

- виртуальная память ( virtual memory ) между оперативной памятью и диском перемещаются части (сегменты, страницы и т. п.) образов процессов.

Свопинг (подкачка) представляет собой частный случай виртуальной памяти, он более прост в реализации. Однако свопингу свойственна избыточность, поскольку когда ОС решает активизировать процесс, для его выполнения, как правило, не требуется загружать в оперативную память все его сегменты полностью. Аналогично при освобождении памяти для загрузки нового процесса обычно не требуется выгружать предыдущий процесс на диск целиком, достаточно вытеснить на диск только часть его образа. Перемещение избыточной информации замедляет работу системы, а также приводит к неэффективному использованию памяти.

Из-за этих недостатков свопинг как основной механизм управления памятью почти не используется в современных ОС. На смену ему пришел более совершенный механизм виртуальной памяти.

Наиболее распространенными реализациями виртуальной памяти являются страничное , сегментное и странично-сегментное распределение памяти.

Страничная виртуальная память организует перемещение данных между памятью и диском страницами частями виртуального адресного пространства, фиксированного и сравнительно небольшого размера.

Сегментная виртуальная память предусматривает перемещение данных сегментами частями виртуального адресного пространства произвольного размера, полученными с учетом смыслового значения данных.

Сегментно-страничная виртуальная память использует двухуровневое деление: виртуальное адресное пространство делится на сегменты, а затем сегменты делятся на страницы. Единицей перемещения данных здесь является страница. Этот способ управления памятью объединяет в себе элементы обоих предыдущих подходов.

Читайте также: