Анализ и оценка виртуальной памяти ЭВМ при ее сегментно-страничной организации
Дисциплина: ПрограммированиеТип работы: Реферат
Тема: Анализ и оценка виртуальной памяти ЭВМ при ее сегментно-страничной организации
1. Для чего нужна память? Какие бывают виды памяти?
(Глава, необходимая для понятия предназначения памяти вообще)
Компактная микроэлектронная «память» широко применяется в современной аппаратуре самого различного назначения. Но тем не
менее разговор о классификации памяти, её видах следует начать
определения места и роли,
отведённой памяти в ЭВМ.
Память является одной из самых главных функциональных частей маши-
ны, предназначенной для для записи,
хранения и
выдачи команд
и обрабатываемых данных.
Следует сказать,
что команды и дан-
ные поступают в ЭВМ через устройство ввода, на выходе которого
они получают форму кодовых комбинаций 1 и 0.
Основная память
как
правило
состоит из
запоминающих
устройств двух
видов - оперативного (ОЗУ) и постоянного (ПЗУ).
оно допускает изменение своего
содержимого в ходе
выполнения вы-числительного процесса. Таким образом, процессор берёт из
ОЗУ
код команды и, после обработки каких-либо данных, результат об-
ратно помещается в ОЗУ.
Причем
возможно
размещение в ОЗУ
новых данных на месте прежних, которые при этом перестают су-ществовать. В ячейках происходит стирание старой информации и запись туда новой. Из этого видно, что ОЗУ является
очень гибкой
структурой и
обладает возможностью
перезаписывать
информа-
цию в свои ячейки неограниченное количество раз по ходу выпол-
нения программы. Поэтому ОЗУ играет значительную роль в ходе
формирования виртуальных адресов.
ПЗУ содержит такой вид информации, которая не должна изме-
няться в ходе выполнения процессором программы. Такую инфор-
мацию составляют стандартные подпрограммы, табличные данные,
коды
физических
констант
и постоянных
коэффициентов.
Эта информация заносится в
ПЗУ предварительно,
и блокируется пу-
тем пережигания легкоплавких металлических перемычек в струк-
туре ПЗУ. В ходе работы процессора эта информация может толь-
ко считываться.
Таким образом
ПЗУ работает
только в режимах
хранения и считывания.
Из приведённых
выше характеристик видно,
что функциональ-
ные возможности ОЗУ шире чем ПЗУ: оперативное запоминающее
устройство
может работать в качестве
постоянного,
то есть в ре-
жиме многократного
считывания однократно записанной информа-
ции,
а ПЗУ не может быть
использованно
в качестве
ОЗУ.
Это
заключение, в свою очередь, приводит к выводу, что ПЗУ не учас-
твует в процессе формирования виртуальной памяти. Но бесспорно,
ПЗУ имеет
свои достоинства,
например
сохранять
информацию
при сбоях,
отключении
питания
(свойство
энергонезависимости).
Для
обеспечения
надежной
работы
ЭВМ
при
отказах
питания
нередко ПЗУ
используется в качестве памяти программ.
В таком случае программа заранее «зашивается» в ПЗУ.
Copyright © 1994 by Vsevolod Ukrainsky
2. Микросхемы памяти.
(Где, находится информация при работе компьютера?)
Как было сказанно ранее, в современных компьютерах использу-
ется
так называемая
электронная память.
Для построения
ОЗУ,
ПЗУ, регистровых ЗУ в настоящее время широко применяют полу-проводниковые интегральные микросхемы, которые изготавливают
по специальной полупроводниковой
технологии с применением ин-
тегральных
схем
(ИС) и
больших
интегральных схем
(БИС) на
основе кремния с высокой степенью интеграции.
Рис.1
Рис.2
На рисунках 1 и 2 изображены микросхемы памяти как функци-
ональных узлов:
рис. 1 - ОЗУ,
рис. 2 - ПЗУ.
Основной составной частью микросхемы ОЗУ является массив элементов памяти, объе-
динённых в матрицу накопителя. Элемент памяти (ЭП) может хра-
нить один
бит
информации. Каждый ЭП обязательно имеет свой адрес. Для
обращения к ЭП необходимо его «выбрать» с помощью
кода адреса, сигналы которого подводят к соответствующим
выво-
дам
микросхемы.
ПЗУ построенно
аналогично,
а функции
ЭП в микросхемах ПЗУ выполняют перемычки в виде проводников.
Это был
краткий экскурс в так
называемые «ресурсы» машин-
ной памяти, необходимый
для более глубокого
понимания как фу-
нкционирования компьютера, так и основной темы проекта.
3. Виртуальная память: Что это такое? Для чего это нужно?
(Рассматривает вопрос организации ВП)
Итак,
мы вплотную
подошли к проблеме
виртуальной памяти:
что это такое и для чего это нужно?
Дело в том, что с развитием и
появлением новых
компьютерных технологий,
машины несомненно
преобразились
в лучшую сторону: в мире профессиональных
прог-раммистов
уже не существует
понятия
«ОЗУ на ферритовых сер-
дечниках» или
«накопителей на магнитных лентах». Что и говорить,
с изобретением персонального компьютера, даже простой непрофес-
сиональный
пользователь
получил возможность
использовать ПК
для собственных целей и нужд.
Фирмой Intel™
и другими произво-
дителями
вычислительной техники
были
выпущены
компьютеры достаточно простые в
обращении
(по сравнению с огромными лам-повыми IBM-1401 или «Унивак П»).
Компьютеры нового поколения*
————
* Фирмой Texas Instruments
выпущена модель 486DX4-75Mhz.
имели
процессоры
Intel™ 80386,
80486, с 16-ти и 32-х разрядными
шинами, огромным быстродействием (25-66Mhz).
Эти
персоналки - большой шаг вперед в развитии компьютерных технологий. Вместе с
этим у пользователя появилась тенденция
«оседлать» быструю
ма-
шину - заставить её делать
как можно больше.
Как экономить ма-
шинное
время и в то же время производить больше? Ответ на этот вопрос был
найден
посредством организации мультипрограммной работы 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 но-
вая функция - анализ и распределение машинного времени, отведён-
ного на выполнение каждой программы;
2. За
каждый
машинный
такт
(вследствие
с очередностью или
уровнем приоритета, общим временем, требующимся на выполнения команды) выполнялась одна или несколько комманд.
Действительно, метод мультипрограммной работы оказался потря-
сающе эффективным,
но для его успешной реализации требовалось очень много оперативной памяти, так как всякая программа, которая может быть вызванна 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 ОП
ту или иную программу,
требующую непосредственного
выполнения и,
после этого,
отработав
с данной
программой, отчистить содержимое ОП для загрузки новой програм-
мы.
Второй вариант
состоит в том, чтобы сразу загрузить в ОП ма-шины все
требующиеся программы,
таким образом
заполнив её до основания и потом дать процессору команду на выполнение. Первый вариант не является примером мультипрограммной организации. Вто-
рой вариант является.
Итак,
несомненно,
второй вариант наиболее подходящий, но здесь мы сталкиваемся с проблемой нехватки опера-тивной
памяти. В современных
компьютерах емкость ОЗУ (аналог - RAM) не превышает 1MB,
384KB из к...