07 - os-upravljanje memorijom

7/26/2019 07 - OS-Upravljanje Memorijom

1/32

OPERATIVNI SISTEMI

UPRAVLJANJE MEMORIJOM

Visoka poslovno-tehnika kola Uie


2/32

!LAVNI "ELOVI RA#UNA!LAVNI "ELOVI RA#UNARRAA

MEMORIJA

$PUCentalna

procesorska

jedinica za obradu

U % I

ulazno-izlazniureaji

&%'&


3/32

(ELIJA) RE!ISTAR - po*se+an,e

Objekat sa dva diskretna stanja nazivamo elijom.

Vie elija organizovanih u fiziku celinu da

registruju re !broj" binarne azbuke ine registar.

#adr$aj registra mo$e biti podatak ili naredba

!instrukcija".

'%'&


4/32

Upavl,an,e .e.oi,o.Upavl,an,e .e.oi,o.

%ao to procesi dele centralni

procesor !C&'"( tako dele ioperativnu memoriju.

'pravljanje memorijom

obino zahteva hardversku

podrku. )emorija se sastoji od niza

memorijskih rei i svaka re

ima jedinstvenu adresu

*elokatibilan - program semo$e izvravati bilo gde u

operativnoj memoriji.

...

0000

0102

0200

00030104

0300

...

...

...

...

...

...

...

00A000A100A200A3

00A400A500A600A700A800A

900AA00AB00AC00AD

A D

00FF

/%'&


5/32

+indo,s & arhitektura - podseanje

/O

Manager

Security

Reference

Monitor

PC

Manager

Virtual

Memory

Manager

Process

Manager

Plug and

Play

Manager

Power

Manager

Window

Manager

and GD

Computer ardware

!"ecuti#e Ser#ices

$ser Mode

%ernel Mode

ardware &'straction (ayer )&(*

Grap+ics

De#ice

Dri#ers

O',ect Manager

De#ice Dri#ers Micro-ernel

.ile

Systems

Win 01'it

&pp

Win 01'it

&pp

Win 01'it

&pp

Win 01'it

&pp

Win0

Su'sytem

)Win0 &P *

0%'&


6/32


izika memorija raunara/linearno ureen niz elija samogunou direktnog pristupa(direct access)

0irektan pristup/ svakamemorijska re ima svojuadresu(address)pomou kojejoj se mo$e pristupiti

*1) !Random AccessMemory"/ memorija samogunou itanja i upisa2

gubi sadr$aj gubitkomnapajanja

*O) !Read Only Memory"/memorija samo sa mogunouitanja2 obino uva sadr$aj po

gubitku napajanja

...

0000

0102

0200

00030104

0300

...

...

...

...

...

...

...

00A000A100A200A

300A400A500A600A700A800A900AA00AB00AC00AD

A D

00A2

0102

00FF

1%'&


7/32

!LAVNI "ELOVI RA#UNA!LAVNI "ELOVI RA#UNARRAA

MEMORIJA

$PUCentalna

procesorska

jedinica za obradu

U % I

ulazno-izlazniureaji

2%'&


8/32

3i,eahi,a .e.oi,e3i,eahi,a .e.oi,e

455 65)0 65)5550 6

4 inst7ki,ai nekolikopo*ataka

%apacitet3rzina( cena

RAM

3""

8%'&


9/32

3i,eahi,a .e.oi,e3i,eahi,a .e.oi,e 4a magnetnom disku su 5rhivirani( smeteni svi

programi !677 8" Od ukupne veliine programa oko 7(98 se nalazi u *1)

!operativna( glavna memorija" i podaci koji se trenutno

koriste ili su bili skoro korieni.

Oko 7(77798 programa !trenutno se koriste" je u kememoriji.

:edna instrukcija i nekoliko podataka se nalazi u

registrima.

4a svakom memorijskom nivou postoji kompromisizmeu brzine i cene.

9%'&


10/32

3i,eahi,a .e.oi,e3i,eahi,a .e.oi,e )o$e biti do etiri kopije nekih delova programskog

koda ili podataka !disk( operativna memorija - *1)(ke memorija( registri C&'".

#ve kopije moraju da ostanu konzistentne

!neprotivurene".

' optem sluaju svaki put kada se program uita uglavnu memoriju ; *1)( on e biti na razliitim

memorijskim lokacijama.

45%'&


11/32

Upavl,an,e .e.oi,o.

:ato ,e pote;no< &otrebno je organizovati programe i podatke unutar

memorije.

4eki programi mogu biti suvie veliki da bi stali unutar

fizike memorije - *1).

)o$e biti zahtevano da se vie programa izvrava u

isto vreme.

#vakom programu je potreban poseban i kontinualan

adresni prostor....

0000

0102

0200

0003

0104

00A000A100A200A300A

400A544%'&


12/32

Upavl,an,e .e.oi,o.

%od upravljanja memorijomrazlikujemo etii osnovne

=7nki,e/ voenje evidencije o memoriji !slobodna - zauzeta

memorija"(

strategija dodeljivanja memorije !kome( koliko( kada(

gde"( tehnika( odnosno mehanizam dodeljivanja memorije

!alokacija memorije"(

tehnika( odnosno mehanizam oslobaanje( odnosno

dealokacija memorije !


13/32

Naini 7pavl,an,a .e.oi,o.

$pra#l,an,e

memori,om

Dodela

memori,e%ontinualna Dis-ontinualna

Dinami2-o

Stati2-o Partici,e

Stranice3

Segmenti

Partici,e

Stranice3

Segmenti3Stranice i

segmenti

4'%'&


14/32


Vezivanje adresa

0eljenje memorije

Organizacija i alokacija memorije

Virtuelna memorija

4/%'&


15/32

Po;le. ve>ivan,a a*esa

>zvorni program !napisan u nekom programskom jeziku"podeljen na fajlove.

&itanja/; %ako preslikati obraanje promenljivoj aili funkciji =u

mainski


16/32

Opeativni siste. i Ve>ivan,e

&ostoji jaka zavisnost izmeu programa za prevoenje

!compiler-a"( programa za povezivanje !linker-a" iprograma za uitavanje - punjenje !loader-a" kao

delova sistemskog softvera sa jedne strane i

operativnog sistema( odnosno njegovog dela za

upravljanje memorijom( sa druge strane. 4ajvei uticaj na operativni sistem ima peslikavan,e

adresnog prostora programa u fiziki memorijski

prostor !*1)".

...0000

0102

0200

0003

0104

00A000A100A200A300A4

00A541%'&


17/32

A**ess @in*in

1ddresses in source

programs are s@mbolic Compiler binds s@mbolic to

relocatable addresses Ainkage editorBloader binds

relocatable addresses toabsolute addresses

3inding can be done at an@step/

i.e.( compiler ma@ generate

absolute code !as for)#-0O# .CO) programs"

Source

program

Compiler or

assem'ler

O',ect

module

ot+er

o',ect

modules

(in-age

editor

(oad

module

loader

System

li'raries

In1memory

'inary

memory

image

dynamically

loaded

system

li'raries

load

time

Compile

time

e"ecution

time

)run time*izvor/ C0 - )icrosoft tehnologije u

nastavi i infrastrukturi fakulteta u#rbiji( #inergija 66( 3eograd( 76642%'&


18/32

Peslikavan,a 7Peslikavan,a 7si.;oliko. i =i>iko.si.;oliko. i =i>iko.posto7posto7

Peslikavan,e i.ena !promenljivih" se odnosi napreslikavanje simbolikih adresa !imena( npr. a" kojeprogramer dodeljuje promenljivima u pojedinim

naredbama u programu u programsku( relativnu adresu.

Peslikavan,e a*esa se odnosi na preslikavanjeprogramskih( relativnih adresa u stvarne( fizike

memorijske adrese

Peslikavan,a sa*a,a se odnosi na preslikavanjesadr$aja memorijskih adresa u vrednosti !podatke" koje

one sadr$e. ...0000

0102

0200

0003

0104

00A000A100A200A300A

400A48%'&


19/32

Ve>ivan,eVe>ivan,e

Sa. in ili *oa?a, peslikavan,a se na>iva ve>ivan,e

!binding" ; vri se vezivanje instrukcija i podataka sa fizikomadresom u memoriji.

Da izvravanje programa potrebna je fizika memorija

!stvarna memorija - *1)". izika memorija je odreena

preslikavanjem adresnog prostora programa u fizike

memorijske adrese.

4a primer( kada se izvri preslikavanje simbolikog imena u

programsku adresu( ka$emo da je posmatrana simbolika

adresa vezana za odreenu programsku adresu !da jojjednoznano odgovara ta programska adresa". %ada se

programska adresa preslika u fiziku memorijsku adresu

ka$emo da je ona vezana za tu memorijsku !fiziku" adresu.

49%'&


20/32

Ve.e vVe.e ve>ivan,e>ivan,aaBC;in*inBC;in*inti.eti.eD -D -

Ve.enski ten7tak ka*a se o*iava ve>ivan,e

na>iva se ve.e ve>ivan,a !binding time" Vreme vezivanja se odigrava u vreme/

; prevoenja !compiler"(

; uitavanja programa u memoriju !poveziva ; linker i

punilac - loader" ili

; izvravanja programa !eEecution"

&5%'&


21/32

A**ess @in*in

1ddresses in source

programs are s@mbolic Compiler binds s@mbolic to

relocatable addresses Ainkage editorBloader binds

relocatable addresses toabsolute addresses

3inding can be done at an@step/

i.e.( compiler ma@ generate

absolute code !as for)#-0O# .CO) programs"

Source

program

Compiler or

assem'ler

O',ect

module

ot+er

o',ect

modules

(in-age

editor

(oad

module

loader

System

li'raries

In1memory

'inary

memory

image

dynamically

loaded

system

li'raries

load

time

Compile

time

e"ecution

time

)run time*izvor/ C0 - )icrosoft tehnologije u

nastavi i infrastrukturi fakulteta u#rbiji( #inergija 66( 3eograd( 766&4%'&


22/32

Ve.e vVe.e ve>ivan,e - nastavake>ivan,e - nastavak

Ve.e pevo?en,a - ako je adresa fizike memorijepoznata unapred( mo$e se generisati fizika adresa. Fo

znai da ako se poetna adresa izvravanja programa

promeni( program se mora ponovo prevesti.

Ve.e 7itavan,a Bp7n,en,a - ako fizika adresa nije

poznata u vreme prevoenja( tada prevodilac ili asemblermoraju da generiu relokatibilnu adresu. &rogram za

punjenje !punilac ; loader" transformie relokatibilnu

adresu na osnovu poetne adrese punjenja.

Ve.e i>vavan,a - vezivanje adresa se odla$e dovremena izvravanja. Fo omoguava da se programskikod premeta iz jednog dela memorije u neki drugi deo za

vreme izvravanja. Ovaj nain zahteva hardversku

podrku.

&&%'&


23/32


$pra#l,an,ememori,om

Dodela


Dinami2-o

Stati2-o Partici,e

Stranice3

Segmenti

Partici,e

Stranice3

Segmenti3Stranice i

segmenti

&'%'&


24/32

StatikoStatiko ve>ivan,eve>ivan,e Ainearan adresni prostor programa se translacijom

preslikava u odgovarajui linearan memorijski prostor/ aG Hp I a

gde je/a - programska adresa !relativna( npr. JKJ"(p - poetna adresa programa u memoriji !relokacioni

registar( npr. 6777" iaG- memorijska adresa !fizika adresa(primer 6JKJHJKJI6777".

' optem sluaju preslikavanje adresa mo$e bitirealizovano na razliite naine pa se mo$e predstaviti

funkcijom/ aG H f !a" pri emu implementaciju funkcije fobavlja operativni sistemF

&roces je zauzeo fiksni adresni prostor i sve vreme ostajeu memoriji !*1)" ; statiko ponaanje

&/%'&


25/32


$pra#l,an,ememori,om

Dodela


Dinami2-o

Stati2-o Partici,e

Stranice3

Segmenti

Partici,e

Stranice3

Segmenti3Stranice i

segmenti

&0%'&


26/32

"ina.iko peslikavan,e a*esa"ina.iko peslikavan,e a*esa 1ko O# omoguava postojanje vie procesa u memoriji

u jednom trenutku i izbacivanje nekih procesa ili delovaprocesa i ubacivanje drugih( onda statiko vezivanjeadresa u vreme uitavanja !punjenja" nije dovoljno

&otrebno je da proces bude relokatibilan/ da mo$e uvreme izvravanja programa( promeniti lokacija procesa

!programa i njegovih podataka" na drugo mesto uoperativnoj memoriji !O)"( a da to ni na koji nain neutie na program i njegovo adresiranje podataka!pomou pokazivaa" ; dinamiko ponaanje

Dato je potrebno da proces !program u stanju izvrenja"

poseduje logiki !virtuelni" adresni prostor( tako daproces !program ..." mo$e da adresirasve adrese u opsegu 7 do )aE.

&roces ; logina !virtuelna" adresa&rogram;programska !ralativna" adresa

!viditi slajd 6L"

0000

0102

0200

00030104

00A100A200A

300A400A&1%'&


27/32

"ina.iko peslikavan,e a*esa"ina.iko peslikavan,e a*esa

Aogike adrese se preslikavaju u fizike adrese koje se

upuuju memorijskim modulima ; *1) !00*( 00*M" &reslikavanje logikih u fizike adrese obavlja se

dinamiki( u vreme izvravanja. Ovo preslikavanje vrihardver ; ))' !)emor@ )anagement 'nit ; jedinica zaupravljanje memorijom"

Ovo preslikavanja vri se uvek i za svaku logiku adresu; proces


28/32

"i,aa. stan,a poesa - po*se+an,e"i,aa. stan,a poesa - po*se+an,e

#F1*F ; nastanak( formiranje procesa *N10 ; proces ima sve resurse( eka na procesor *'4 ; procesor izvrava proces +1>F ; proces eka na resurs !tampa( tastatura( mi(

neki drugi proces ..." #FO& ; kraj procesa

#F1*F *N10

*'4

+1>F

#FO&

&8%'&


29/32

"ina.iko peslikavan,e a*esa"ina.iko peslikavan,e a*esa 4ajjednostavnija tehnika dinamikog preslikavanja adresa/

bazni registar za relokaciju !base relocation register"/

4

5adu6en,a OS1a7

4

(oader )punilac* tre'a da defini8e #rednost

relo-acionog registra na osno#u mesta u2ita#an,aprocesa u memori,i i smesti tu #rednost u PC9

4

prili-om s#a-e promene -onte-sta3 OS tre'a da

upi8e #rednost i: PC9 u relo-acioni registar

4

Slo6eni,e te+ni-e dinami2-og presli-a#an,a7 strani2na3

segmentna i strani2no1segmentna organi:aci,a

Vi-telnaA*-esa

CPU

Relocation Reg

MMU

+

17 1A22000

0

1A22001

7

OM

&9%'&


30/32

I.ple.entai,a poesa - po*se+an,eI.ple.entai,a poesa - po*se+an,e

#truktura podataka u kojoj se uvaju

informacije za svaki poces unutar O# ;Process Control Block !&C3" i sadr$i/; >0 ; jedinstveni identifikator procesa unutar

O#; kontekst procesora !process context"/ sve

informacije potrebne da O# nastaviizvravanje procesa( kao i da ga kontrolie iugasi

; memorijski parametri/ veliina i pozicijadodeljenog memorijskog bloka

; informacije o >BO resursima/ spisakotvorenih fajlova( zauzetih resursa itd.

; podaci potrebni za rasporeivanje/ prioritet(dodeljeno C&' vreme( itd.

; podaci potrebni za obraunavanje

; ...

ID

Proceorconte!t

"e#or$

%ara#

I&' in(o

)c*e,ling%ara#

PCB

Acco,nting%ara#

...

'5%'&


31/32

2 GB2 GB

UserUser

processprocess

spacespace

2 GB2 GB

UserUserprocessprocess

spacespace

2 GB2 GB

SystemSystem

SpaceSpace

2 GB2 GB

SystemSystem

SpaceSpace

'&-;it G81 A**ess Spae

3 GB3 GB

UserUser

processprocess

spacespace

3 GB3 GB

UserUser

processprocess

spacespace

1 GB1 GB

System SpaceSystem Space

1 GB1 GB

System SpaceSystem Space

Default

G9 user space

M-bits H P Q3

izvor/ C0 - )icrosoft tehnologije unastavi i infrastrukturi fakulteta u#rbiji( #inergija 66( 3eograd( 766

'4%'&

1/ ;it A** S


32/32

8192 GB8192 GB

(8 TB)(8 TB)

UserUser

processprocess

spacespace

8192 GB8192 GB

(8 TB)(8 TB)UserUser

processprocess

spacespace

6657 GB6657 GB

SystemSystem

SpaceSpace

6657 GB6657 GB

SystemSystem

SpaceSpace

1/-;it A**ess Spaes

7152 GB7152 GB(7 TB)(7 TB)

UserUser

processprocess

spacespace

7152 GB7152 GB

(7 TB)(7 TB)

UserUser

processprocess

spacespace

6144 GB6144 GB

SystemSystem

SpaceSpace

6144 GB6144 GB

SystemSystem

SpaceSpace

";1-JP toda@ support 97 bits virtual H 6(7PL(9RJ Q3

izvor/ C0 - )icrosoft tehnologije unastavi i infrastrukturi fakulteta u'&%'&

07 - os-upravljanje memorijom

Documents