BỘ NHỚ MÁY TÍNH (DTV340) - BỘ NHỚ ẢO doc

BỘ NHỚ MÁY TÍNH (DTV340)
IX. BỘ NHỚ ẢO
Đại học Khoa học Tự nhiên
Khoa Điện tử Viễn thông
04/05/13
1
2
Địa chỉ vật lý

Cách tự nhiên nhất để truy xuất bộ nhớ chính là sử dụng địa chỉ
vật lý.
04/05/13
3
Khái niệm “Ảo”

Bộ nhớ ảo: mức của thao tác gián tiếp tới bộ nhớ vật lý:

Chương trình sử dụng địa chỉ bộ nhớ ảo.

Địa chỉ bộ nhớ ảo được chuyển thành địa chỉ vật lý.

Địa chỉ vật lý cho thấy vị trí của dữ liệu trong bộ nhớ
vật lý.
04/05/13
Khái niệm “Ảo”

Chương trình máy tính tưởng
rằng nó có một dải dài các địa
chỉ liên tục trong bộ nhớ;
nhưng trong thực tế một số
phần đang được sử dụng nằm

rải rác trong RAM, còn các
phần tạm thời không dùng đến
được lưu trữ trong một file trên
đĩa cứng.
04/05/13 4
5
Tại sao sử dụng bộ nhớ ảo?
Các thách thức trong chia sẻ bộ nhớ giữa các quá trình:

Bộ nhớ chính thì không đủ lớn để thực hiện các nhiệm vụ.

Khi một chương trình ở ngoài không gian, nó không thể chạy
chính xác.

Xung đột quá trình.
Giải pháp cho vấn đề này? Bộ nhớ ảo.
Những lợi ích chính của việc sử dụng bộ nhớ ảo:

Làm việc như một cache cho dữ liệu trên đĩa, truyền dữ liệu giữa
đĩa và bộ nhớ chính-> làm cho bộ nhớ chính lớn hơn.(looks bigger)

Bảo vệ quá trình không bị nhiễu bởi chương trình khác.

Cơ chế VM làm việc tự động và ngầm định.
04/05/13
6
VM giống 1 Bộ đệm

VM được chia thành những khối kích thước cố định gọi là trang
ảo (VPs)


Bộ nhớ vật lý được chia thành trang vật lý(PPs)

Kích cỡ 2 cái này bừng nhau PPs size = VPs size
04/05/13
7
Trạng thái của VPs

Không định rõ
: Trang không được tạo bởi hệ thống
VM. Chúng không tồn tại trên đĩa.

Bộ đệm
: Định rõ vị trí trang là bộ đệm hiện thời trên
bộ nhớ chính.

Không phải bộ đệm
: xác định rõ trang không phải là
bộ đệm hiện thời trên bộ nhớ.
04/05/13
8
Địa chỉ ảo

Hợp tác chặt chẽ giữa phần cứng và hệ điều hành là cần thiết
trong chuyển dịch địa chỉ.
04/05/13
9
Hệ thống VM
Sự kết hợp của


Cấu trúc dữ liệu trong bộ nhớ chính được biết đến
như
Bảng

Trang
cái chuyển từ VPs thành PPs

OS phần mềm(Bảng Trang duy trì và truyền VM-
PM)

Phần cứng chuyển dịch địa chỉ.(MMU)

Phần cứng truyền địa chỉ đọc Bảng Trang mỗi khi nó
chuyển từ địa chỉ ảo sang địa chỉ thật.
04/05/13
10
Hệ điều hành VM

Đặc điểm:

Bộ nhớ chính là DRAM – nền tảng bộ nhớ> thiếu hụt lớn

Thuật toán thay thế là phức tạp hơn so với một sử dụng
cho bộ đệm SRAM
Quá trình hoạt động:

Hệ thống VM kiểm tra một VP có phải là Bộ đệm trong bộ nhớ chính
hay là không.

Nếu đúng, tìm ra vùng vật lý của VP này trong bộ nhớ chính.


Nếu có bỏ lỡ, thao tác thay thế được thực hiện.

Tìm ra vị trí vật lý của VP đó trên đĩa.

Chọn các trang nạn nhân trong bộ nhớ chính, thay thế nó bằng các
VP cần thiết.
04/05/13
11
Bảng Trang

Bảng Trang là một mảng của Mục nhập Bảng Trang(PTE) , mỗi
VP có 1 PTE ở fixed offset trong Bảng Trang.

Mỗi PTE gồm 2 trường:
bit giá trị
và n-bit
địa chỉ.
04/05/13
12
Bảng trang
04/05/13
13
Truy cập Trang
04/05/13
14
Lỗi Trang
04/05/13
15
Thay thế trên Trang Lỗi

VP4 được chọn là 1 trang nạn nhân. Cho
nên nó được thay thế bởi VP3
04/05/13
16
Cấp phát Trang
Trong lập trình C, Hệ điều hành cấp phát trang
mới của VM như một kết quả của việc gọi hàm
“malloc”
Tạo không gian
trên đĩa.
Update
PTE 5
04/05/13
17
VM giống như 1 quản lý bộ nhớ

Hệ điều hành cung cấp bảng trang riêng biệt, hoặc riêng biệt
không gian địa chỉ ảo cho mỗi quá trình.
04/05/13
18
Lợi ích của quản lý bộ nhớ

Kết nối đơn giản:

Cho phép mỗi quá trình sử dụng định dạng tương tự cho
hình ảnh bộ nhớ của nó, không phân biệt nơi mã là thực
sự nằm.

Chia sẻ đơn giản:


Cho phép chia sẻ giữa các quá trình nếu cần thiết(vd:
truy xuất thư viện C cơ bản)

Cấp phát đơn giản:

Cung cấp cơ chế của việc cấp phát không gian địa chỉ
cho quá trình( bởi vì cấp phát trang có thể được phân
tán ngẫu nhiên trong bộ nhớ vật lý)
04/05/13
19
VM giống như bảo vệ quá trình

PTEs thì được duyệt bất cứ khi nào truyền địa
chỉ xảy ra.

Hãy sử dụng sự kiện này để tạo ra các điều khiển truy
cập

Kiểm soát truy cập giúp để thực hiện quy trình quản lý
tốt hơn
Vd: Quá trình sử dụng có thể được ngăn chặn từ dữ liệu
cá nhân, chia sẻ các trang ảo không thể được sửa
đổi
04/05/13
20
VM giống như bảo vệ quá trình
04/05/13