Vitajte na [www.pocitac.win] Pripojiť k domovskej stránke Obľúbené stránky
Dopyt Page, technika virtuálnej pamäte, sa spolieha na niekoľko hardvérových funkcií, ktoré fungujú efektívne. Tieto funkcie pomáhajú spravovať tok údajov medzi hlavnou pamäťou a sekundárnym úložiskom a zaisťujú bezproblémovú používateľskú skúsenosť a zároveň minimalizujú režijné náklady na pamäť.
Tu je rozdelenie základnej hardvérovej podpory pre stránkovanie dopytu:
1. Jednotka správy pamäte (MMU):
* preklad adresy: MMU je základný komponent zodpovedný za preklad virtuálnych adries generovaných CPU do fyzických adries v hlavnej pamäti. Tento preklad je rozhodujúci pre stránkovanie dopytu, pretože umožňuje systému prístup k stránkam na požiadanie bez toho, aby vyžadoval, aby boli všetky stránky súčasne v pamäti.
* Správa tabuľky strán: MMU tiež riadi tabuľku stránok, dátovú štruktúru, ktorá mapuje virtuálne stránky na fyzické rámce v pamäti. Táto tabuľka je dynamicky aktualizovaná, keď sa stránky načítajú a vymenia.
* manipulácia s poruchou stránky: Ak dôjde k poruche stránky (pokus o prístup k stránke, ktorá nie je momentálne v pamäti), MMU signalizuje do operačného systému a spustí rutinu obsluhy porúch stránky.
2. Sekundárne úložisko:
* rýchly prístup: Sekundárne úložisko (zvyčajne pevné disky alebo SSD) sa používa na ukladanie stránok, ktoré nie sú v súčasnosti v hlavnej pamäti. V prípade účinného stránkovania s dopytom musí byť sekundárne skladovanie schopné rýchlo načítať požadované stránky.
* veľká kapacita: Sekundárne úložisko musí mať dostatočnú kapacitu na ukladanie všetkých stránok virtuálneho adresára.
3. Podpora hardvéru pre algoritmy výmeny stránok:
* položky tabuľky strán: Položky tabuľky stránok musia obsahovať informácie, ako je fyzická adresa stránky, bit prítomnosti (označujúca, či je stránka momentálne v pamäti), a modifikačný bit (na sledovanie zmien vykonaných na stránke).
* počítadlá hardvéru: Niektoré architektúry zahŕňajú hardvérové počítadlá na sledovanie frekvencie prístupu stránky alebo iné metriky používané algoritmami výmeny stránky (napr. LRU, FIFO). Tieto informácie pomáhajú optimalizovať rozhodnutia o výmene stránky.
4. Mechanizmy ochrany pamäte:
* Ovládanie prístupu k tabuľke stránky: MMU by mala podporovať mechanizmy riadenia prístupu k tabuľke stránok, aby sa zabránilo prístupu k neoprávneným stránkam. To zaisťuje bezpečnosť pamäte a integritu údajov.
* Mechanizmy ochrany hardvéru: Mechanizmy na ochranu hardvéru, ako je segmentácia pamäte a stránkovanie, sú nevyhnutné na zabránenie prístupom k pamäťovým oblastiam mimo ich prideleného virtuálneho adresára.
5. Mechanizmus prerušenia:
* prerušuje poruchy stránky: Systém sa spolieha na prerušenia porúch signálu. Tento mechanizmus prerušenia umožňuje operačnému systému podniknúť potrebné akcie, ako je načítanie chýbajúcej stránky z sekundárneho úložiska a aktualizácia tabuľky stránok.
6. Hodinový mechanizmus:
* načasovanie: Niektoré algoritmy na výmenu stránok, napríklad starnutie, používajú na sledovanie časov prístupu na stránku mechanizmus hodiniek. Tieto informácie pomáhajú identifikovať menej často prístupné stránky, vďaka čomu sú pravdepodobnejšie kandidáti na výmenu.
Príklad:
Zvážte jednoduchý príklad systému spustenia programu s virtuálnym adresným priestorom 4 GB. Hlavná pamäť obsahuje iba 1 GB a zvyšok programu sa nachádza na pevnom disku.
1. Keď sa CPU pokúsi získať prístup na stránku, ktorá nie je v pamäti, dôjde k poruche stránky.
2. MMU spúšťa prerušenie a signalizuje operačný systém na spracovanie poruchy stránky.
3. Operačný systém vyhľadáva chýbajúcu stránku na pevnom disku.
4. Operačný systém vyberie stránku v pamäti, ktorá sa má nahradiť (pomocou algoritmu výmeny stránky) a zapíše ju na pevný disk.
5. Chýbajúca stránka je načítaná z pevného disku do slotu pre pamäť s uvoľnenou pamäťou.
6. Tabuľka strán je aktualizovaná tak, aby odrážala nové mapovanie pamäte.
7. CPU obnovuje vykonanie, teraz má prístup k predtým chýbajúcej stránke.
v súhrne:
Požiadavka sa spolieha na kombináciu hardvérových a softvérových komponentov na efektívnu správu virtuálnej pamäte. MMU, sekundárne úložisko, tabuľka stránok a ďalšie funkcie podpory hardvéru zohrávajú rozhodujúcu úlohu pri umožňovaní plynulej prevádzky stránkovania dopytu, čo umožňuje efektívne riadenie pamäte a efektívne využitie zdrojov.