VIRTUÁLNÍ PAMĚŤ EP1. Kryštof Supek

Umožňuje předložit běžícímu procesu adresní prostor paměti, který je větší, než je fyzicky připojená paměť RAM Procesor rozlišuje mezi virtuálními a fyzickými adresami paměti Převod je zajišťován procesorem Je nutná hardwarová podpora Virtuální paměť implementována pomocí stránkování paměti spolu se stránkováním na disk

VÝHODY VIRTUALIZACE Paměť není omezena fyzickou velikostí instalované paměti Běžící proces má k dispozici svou vlastní paměťovou oblast, ke které má přístup pouze on sám Je omezeno plýtvání pamětí, kterou proces ve skutečnosti nevyužije

NEVÝHODY VIRTUALIZACE Při nedostatečné fyzické paměti může dojít ke ztrátě výkonu-thrashing Procesor často čeká na ukončení vstupně-výstupní operace, to vede k dalšímu zhoršení výkonu Některé stránky, např. vstupně-výstupní vyrovnávací paměť nebo vyhrazené stránky OS, nelze odložit na disk.

PRINCIPY VIRTUALIZACE Adresy jsou spravovány pouze jako virtuální - transformaci na fyzické adresy provádí správa virtuální paměti Dvě základní metody implementace virtuální paměti Stránkování a segmentace paměti Při stránkování je paměť rozdělena na větší úseky stejné velikosti - stránky Správa virtuální paměti rozhoduje samostatně o tom, která paměťová stránka bude zavedena do vnitřní paměti a která bude odložena do odkládacího prostoru (swapu) Při segmentaci je paměť rozdělena na úseky různé velikosti nazývané segmenty

dvě základní politiky: Stránkování na žádost se zavádí pouze jako důsledek přerušení typu: výpadek stránky Předstránkování, kdy se počítá že proces bude odkazovat na sousední stránku na sekundární paměti Odkládání lze provádět: do souboru proměnné délky (nejpomalejší varianta) do souboru pevné délky (o něco rychlejší, nedochází k fragmentaci ale dochází k plýtvání místem) přímo do vyhrazeného oddílu na pevném disku (nejvýkonnější varianta, stránkovací registry obsahují přímé adresy na disku) kombinovaně (vyhrazený oddíl na pevném disku lze v případě potřeby doplnit swapovacím souborem)

Odkaz na stránku (či segment) mimo operační paměť způsobí přerušení výpadkem stránky a následuje: OS pozastaví proces, kterému chybí stránka. OS spustí modul pro zavedení chybějící stránky do operační paměti a v případě nutnosti odstraní z fyzické paměti stránku podle jedné z uvedených strategií. Během přenosu požadované stránky je proces, kterému chybí stránka nadále pozastaven a běží jiné procesy. Po zavedení stránky je původní proces označen jako připravený a čeká na přidělení procesoru.

STRATEGIE VÝBĚRU OBĚTI Požadujeme minimální frekvenci výpadku stránek Stránka, která je vybrána k odstranění z paměti je nazývána také jako oběť OPT - Optimal - nahraď tu stránku, která bude nejpozději znovu zapotřebí jedná se o čistě teoretickou strategii protože nelze předvídat chování programu FIFO - First in, first out - nahraď nejstarší stránku. Může být stále používána, tato strategie není efektivní jednoduchá na implementaci LRU - Least Recently Used - nahraď nejdéle nevyužívanou stránku. Náročné udržování informací o používaných stránkách, Varianty: LRU řízen hodinami (vyhazuje se stránka s nejstarším záznamem o použití), SW i HW náročné, prohledávání v poli Zásobníková implementace, při použití přesune stránku na vrchol zásobníku - oběť je na dně zásobníku - SW příliš náročné, proto pouze HW implementace

LFU - Least Frequently Used - nahraďí nejméně využívanou stránku - náročné udržování informací o používaných stránkách, pro uchovávání počtu přístupů implementován čítač přístupů Pseudo-LRU - Označení pro algoritmus podobný LRU s omezenou přesností, v praxi se často používá Určení optimální velikosti stránek Volba malé velikosti stránky vede ke zmenšení vnitřní fragmentace a zmenšení počtu výpadků stránek Nevýhodou je veliká tabulka stránek a náročnější prohledávání tabulky stránek U velkých stránek nastávají opačné problémy.

ÚPRAVA VIRTUÁLNÍ PAMĚTI V SYSTÉMU W7 1. Otevřete okno Systém kliknutím na tlačítko Start, kliknutím pravým tlačítkem myši na položku Počítač a kliknutím na tlačítko Vlastnosti. 2. V levém podokně klikněte na položku Upřesnit nastavení systému. 3. Na kartě Upřesnit klikněte v části Výkon na možnost Nastavení. 4. Na kartě Upřesnit v části Virtuální paměť klikněte na příkaz Změnit. 5. Zrušte zaškrtnutí políčka Automaticky spravovat velikost stránkovacího souboru pro všechny jednotky. 6. Ve skupinovém rámečku Jednotka [Jmenovka] klikněte na jednotku obsahující stránkovací soubor, který chcete změnit. 7. Klikněte na možnost Vlastní velikost. Do polí Počáteční velikost (MB) nebo Největší velikost (MB) zadejte novou velikost v megabajtech, klikněte na příkaz Nastavit a potom na tlačítko OK.

Otázky: 1. virtuální pamět umožňuje A) vytvořit uložiště fyzicky přímo v procesoru B) předložit běžícímu procesu adresní prostor paměti (správně) C) ukládat data z RAM na pevný disk v reálném čase do oddílu obnovení D) použití grafického jádra pro výpočet procesů 2. o převodu do virtuální paměti rozhoduje A) čipová sada RAM-utility B) vyrovnávací paměť disku s čipem SATA C) procesor (správně) D) vyrovnávací pamět grafického jádra Zdroje: