close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
Тема лекции: «Структура оперативной памяти. Распределение оперативной памяти»
Ход урока:
1. Орг. Момент( 1-2 мин.)
2. Опрос по пройденному материалу. Тест ( 15 мин.)
3. Изучение нового материала.
Существуют два разных типа памяти – оперативная (ОП) и внешняя (ВП), причем процессор
работает только с данными из оперативной памяти
Оперативная память (ОЗУ) — это быстрое запоминающее устройство не очень большого
объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и
хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами
Устройства оперативной памяти иногда называют запоминающими устройствами с
произвольным доступом. Это означает, что обращение к данным, хранящимся в оперативной
памяти, не зависит от порядка их расположения в ней.
Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ. Доступ к
элементам оперативной памяти прямой — это означает, что каждый байт памяти имеет свой
индивидуальный адрес.
Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ — техническое устройство, реализующее
функции оперативной памяти.
ОЗУ может изготавливаться как отдельный блок или входить в конструкцию, например
однокристальной ЭВМ или микроконтроллера
Операти́вная па́мять — часть системы
компьютерной памяти, в которой временно
хранятся данные и команды, необходимые
процессору для выполнения им операции и время
доступа к которой не превышает одного его
такта. Обязательным условием является
адресуемость (каждое машинное слово имеет
индивидуальный адрес) памяти. Передача
данных в/из оперативную память процессором
производится непосредственно, либо через сверхбыструю память.
Адресация.
Адресное пространство – это набор адресов, который может формировать процессор. Каждая
ячейка памяти имеет адрес. И что бы считать (или записать) хранимую в ней информацию,
надобно к ней обратится по ее адресу.
Для идентификации переменных и команд используются символьные имена
(метки), виртуальные адреса и физические адреса.
Программы оперируют символьными именами, которые затем транслятором
преобразовываются в виртуальные адреса. Символьные имена присваивает пользователь при
написании программы на алгоритмическом языке или ассемблере.
Потом виртуальные адреса преобразовываются в физические. Делается это аппаратным
способом. Виртуальные адреса вырабатывает транслятор, переводящий программу на
машинный язык. Совокупность виртуальных адресов процесса называется виртуальным
адресным пространством. Каждый процесс имеет собственное виртуальное адресное
пространство.
Физические адреса – это реальные адреса
реальных ячеек памяти. Физические
адреса соответствуют номерам ячеек
оперативной памяти, где в
действительности расположены или будут
расположены переменные и команды
Переход от виртуальных адресов к
физическим может осуществляться двумя
способами. В первом случае замену
виртуальных адресов на физические
делает специальная системная программа перемещающий загрузчик.
Перемещающий загрузчик на основании
имеющихся у него исходных данных о
начальном адресе физической памяти, в
которую предстоит загружать программу,
и информации, предоставленной
транслятором об адресно-зависимых
константах программы, выполняет
загрузку программы, совмещая ее с
заменой виртуальных адресов физическими.
Второй способ заключается в том, что программа загружается в память в неизмененном виде в
виртуальных адресах, при этом операционная система фиксирует смещение действительного
расположения программного кода относительно виртуального адресного пространства. Во время
выполнения программы при каждом обращении к оперативной памяти выполняется
преобразование виртуального адреса в физический.
Файлы компьютерной программы при ее запуске загружаются в оперативную память, в
которой хранятся во время работы с указанной программой. Процессор выполняет программнореализованные команды, содержащиеся в памяти, и сохраняет их результаты. Оперативная
память хранит коды нажатых клавиш при работе с текстовым редактором, а также величины
математических операций. При выполнении команды Сохранить (Save) содержимое оперативной
памяти сохраняется в виде файла на жестком диске.
Физически оперативная память в системе представляет собой набор микросхем или
модулей, содержащих микросхемы, которые обычно подключаются к системной плате. Эти
микросхемы или модули могут иметь различные характеристики и, чтобы функционировать
правильно, должны быть совместимы с системой, в которую устанавливаются.
Логическая структура оперативной памяти
Делится она на несколько областей (зон, разделов):
1.основная память;
В эту область грузится в первую очередь таблица векторов прерываний, далее следуют данные
из BIOS (счетчик таймера, буфер клавиатуры и т. д.), а затем уж всякие 16 разрядные
программы
2. верхняя память; Предназначена для видеопамяти, программы BIOS адаптеров, системной
BIOS. Свободная часть UMB используется для нужд операционной системы.
3. область верхней памяти или область верхних адресов;
4. дополнительная память; Делится на части, в каждую часть грузится по программе DOS
5.расширенная память;Мало кем используется. Использовалась она лишь в старых компах с
оперативной памятью до 1 Мбайта. В силу своей спецификации это достаточно медленная
область.
Понятие виртуальной памяти.
Уже достаточно давно пользователи столкнулись с проблемой размещения в памяти
программ, размер которых превышал имеющуюся в наличии свободную память. Решением
было разбиение программы на части, называемые оверлеями. 0-ой оверлей начинал
выполняться первым. Когда он заканчивал свое выполнение, он вызывал другой оверлей. Все






оверлеи хранились на диске и перемещались между памятью и диском средствами
операционной системы. Однако разбиение программы на части и планирование их загрузки в
оперативную память должен был осуществлять программист.
Развитие методов организации вычислительного процесса в этом направлении привело к
появлению метода, известного под названием виртуальная память.
Виртуальным называется ресурс, который пользователю или пользовательской
программе представляется обладающим свойствами, которыми он в действительности не
обладает. Так, например, пользователю может быть предоставлена виртуальная оперативная
память, размер которой превосходит всю имеющуюся в системе реальную оперативную
память. Пользователь пишет программы так, как будто в его распоряжении имеется
однородная оперативная память большого объема, но в действительности все данные,
используемые программой, хранятся на одном или нескольких разнородных запоминающих
устройствах, обычно на дисках, и при необходимости частями отображаются в реальную
память.
Таким образом, виртуальная память - это совокупность программно-аппаратных
средств, позволяющих пользователям писать программы, размер которых превосходит
имеющуюся оперативную память; для этого виртуальная память решает следующие задачи:
размещает данные в запоминающих устройствах разного типа, например, часть программы в
оперативной памяти, а часть на диске;
перемещает по мере необходимости данные между запоминающими устройствами разного
типа, например, подгружает нужную часть программы с диска в оперативную память;
преобразует виртуальные адреса в физические.
Суть концепции виртуальной памяти заключается в следующем: информация, с которой
работает активный процесс, должна располагаться в оперативной памяти, в схемах
виртуальной памяти у процесса создается иллюзия того, что вся необходимая ему информация
находиться в оперативной памяти. Для этого:
1) занимаемая процессом память разбивается на несколько частей, например страниц.
2) логический адрес, т. е. логическая страница динамически транслируется в физический адрес
3) в тех случаях, когда страница к которой обращается процесс, не находится в физической
памяти, нужно организовать её подкачку с диска. Для контроля наличия страницы в памяти
вводится специальный вид присутствия, входящий в состав атрибута страницы таблицы
страниц. Важным следствием такой организации является то, что размер памяти занимаемой
процессом может быть больше, чем размер оперативной памяти. Принцип локальности
обеспечивает этой схеме нужную эффективность.
Введение виртуальной памяти позволило решить другую важную задачу:
обеспечения контроля доступа к отдельным сегментам памяти в частности: защиту
пользовательских программ друг от друга и защиту ОС от пользовательских программ.
Каждый процесс работает со своими виртуальными адресами, трансляцию которых физически
выполняет аппаратура. Термин виртуальная память означает, что программист имеет дело с
памятью отличной от реальной, размер которой значительно больше, чем размер оперативной
памяти. Адреса, которые генерирует программа, называются виртуальными, и они формируют
виртуальное адресное пространство. Все эти действия выполняются автоматически, без
участия программиста, то есть механизм виртуальной памяти является прозрачным по
отношению к пользователю.
Наиболее распространенными реализациями виртуальной памяти является страничное,
сегментное и странично-сегментное распределение памяти, а также свопинг.
Чаще всего используется сегментно-страничная модель, которая является синтезом
страничной модели и идеи сегментации. Сегментная организация в чистом виде встречается
редко. Передача информации между памятью и диском всегда осуществляется целыми
страницами, а система поддержки страничной организации памяти называется paging.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа