Spr ava hlavn pam eti

Osnova predn asky Spr ava hlavn pam eti PB 15 Operacn syst emy Jan Staudek http://www..muni.cz/usr/staudek/vyuka/ Obecn e principy spr avy hlavn pam eti str ankov an, paging hlavn pam eti, segmentov an, segmentation hlavn pam eti str ankovan e segmentov an hlavn pam eti str ankov an (segmentov an) hlavn pam eti na z adost, demand paging/segmentation, Ð Û Å«Æ ±²³ µ ¹º»¼½¾ Ý Verze : jaro 017 Pokud nerekneme jinak, pak pri v ykladu spr avy hlavn pameti a virtualizaci pameti, tj. pameti prmo dostupn e z CPU, pouzv ame termny pamet' a hlavn pameti alternativne Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 1 Pozadavky na spr avu pam eti Adresov y prostor, AP Roli dlouhodob e pameti program u a dat pln energeticky nez avisl a vnejs pamet' (disky,... ) Program rdic beh procesu a zpracov avan a data mus b yt umsteny v (energeticky z avisl e) hlavn (operacn, vnitrn) pameti, kazd e metode a promenn e mus b yt pridelena adresa v t eto pameti Nekdo mus urcit kde v hlavn pameti budou program a data umsteny Proces netus kde v hlavn pameti bude umsten jeho program, dynamicky vytv aren a data data mohou b yt v hlavn pameti kdekoliv, nekdo mus sv azat instrukce a data s konkr etnmi adresami pameti, address binding,,nekdo" v multitaskingov ych syst emech = spr ava hlavn pameti Spr ava hlavn pameti mus zajistit, aby sdlen hlavn pameti procesy bylo transparentn a efektivn a pritom bezpecn e Spr ava hlavn pameti je predmetem cinnosti OS, nelze ji nechat na aplikacnm programov an, v ykon jejich funkc, by byl neefektivn spse vsak skodliv y generick e ch ap an { vymezen adres clov ych objekt u AP telefonnho seznamu je interval csel 0 { 999 999 999 AP nemus b yt nutne numerick y, Internetov e dom eny jsou rovnez adresov ym prostorem Adresov y prostor instrukc interpretovan ych CPU je sk ala adres bunek hlavn pameti, fyzick y adresov y prostor V hlavn pam eti kooexistuje OS a (spousta) proces u Procesy jsou rzeny programy a v ide alnm prpade se kazd y proces vc. OS realizuje ve sv em vlastnm AP, v AP procesu Clov e resen v soudob ych poctacch umoznit kazd e entite typu proces (OS) pouzvat sv uj vlastn AP procesu implementovan y jako abstrakce fyzick eho adresov eho prostoru poctace { logick y adresov y prostor Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 3

Logick y / Fyzick y adresov y prostor, LAP / FAP Logick y adresov y prostor, LAP, mnohdy tak e recen y virtu aln adresov y prostor je vymezen y srkou a formou adresy v instrukci ve strojov em jazyku, adresa v LAP { logick a adresa, tak e virtu aln adresa kapacita a struktura LAP je dan a bitovou srkou a strukturou adresy v instrukci muze b yt jednodimenzion aln nebo dvoudimenzion aln Fyzick y adresov y prostor, FAP, resp. re aln y adresov y prostor je d an sk alou adres hlavn pamet, je line arn, jednodimenzion aln adresa ve FAP { fyzick a adresa, tak e re aln a adresa kapacita FAP je dan a bitovou srkou adresov e sbernice hlavn pameti, resp. bitovou srkou registru adresy hlavn pameti Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 4 V az an LAP na FAP v az an LAP na FAP, resp. v az an instrukc a dat na adresy hlavn pameti, je b azov y koncept spr avy pameti pri v az an LAP{FAP v dobe kompilace { LAP a FAP se shoduj (velikost, strukturou) { abstrakce AP se neuplat nuje, { presn a konkr etn umsten se mus zn at a priori pri v az an LAP{FAP v dobe zav aden { LAP a FAP se shoduj (velikost, strukturou) { abstrakce AP se neuplat nuje, { aplikuje se relativn adresov an (b aze + oset) pri v az an LAP{FAP v dobe behu procesu { LAP a FAP mohou mt rozdln e d elky a/nebo i struktury { uplat nuje se abstrakce AP, vc. virtualizace pameti { aplikace DLL (Dynamic Linking Library) modul u, sdlen e knihovny Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 5 Zav ad en, sestavov an Typick y sc en ar zav aden a sestavov an Prvn krok vytv aren aktivnho procesu zaveden programu a inici alnch dat do hlavn pameti a vytvoren obrazu procesu v PCB Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 6 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 7

Studovan y model spr avy pameti Predm etem studia jsou operacn syst emy multitaskingov ych syst em u, ve kter ych se v az an LAP{FAP res v dobe behu procesu Program (posl eze rdic proces) je ulozen y na vnejs pameti a je vypracovan y pro AP procesu Do hlavn pameti jej OS (prpadne po c astech) zav ad dynamicky, v hlavn pameti je st ale zobrazen y v AP procesu a tento AP proces je mapovan y do FAP az pri interpretaci jeho instrukc v CPU V az an LAP{FAP v dob e tvorby programu, prekladu, zav aden,... je typick e pro vestaven e poctace apod. Pozadavky na spr avu pam eti Moznost relokace program u (premst'ov an v hlavn pam eti) program ator nem uze vedet, ve kter e c asti hlavn pameti bude bude jeho program umsten y pri v ymen ach c ast program u proces u mezi hlavn a vnejs pamet (swapping) m uze b yt temto c astem dynamicky pridelena jin a oblast FAP, nez kterou opustily swapping umoz nuje OS udrzovat velk y bank pripraven ych proces u odkazy na pamet'ov a msta v instrukci interpretovan e CPU mus odr azet okamzit e skutecn e adresy operand u v hlavn pameti (ve FAP) Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 8 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 9 Adresov an v r amci procesu mus umoznit relokaci V az an LAP na FAP pri kompilaci { staticky Abstrakce AP se nepouzv a, LAP F AP umsten programu ve FAP je zn am e a priori (pred prekladem) kompil ator generuje absolutn program prmo pro FAP obraz programu ve FAP { absolutn zav aden y modul absolutn zav aden y modul zav ad do pameti absolutn zavadec pri zmene umsten programu ve FAP se mus preklad opakovat Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 10 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 11

V az an LAP na FAP pri sestavov an / zav aden { staticky Abstrakce AP se nepouzv a, LAP F AP umsten programu ve FAP je zn am e pri sestavov an / zav ad en programu prekladac generuje sestavovateln y modul (object module), jehoz clov ym adresov ym prostorem je LAP sestavovac, linkage editor, generuje dopl nuje do n ej knihovn moduly a vytv ar zav aden y modul (load module) zav aden y modul m uze b yt absolutn nebo premstiteln y absolutn modul { obraz FAP, zav ad ho absolutn zavadec premstiteln y modul { obsahuje identikace umsten dat z avisl ych na umsten ve FAP, zav ad ho premst'ujc zavadec zajist'ujc zobrazov an LAP na FAP V az an LAP na FAP pri behu { dynamick a relokace clov ym prostorem programov an a sestaven je LAP program se zavede do FAP ve tvaru pripraven em pro LAP v az an adres LAP na adresy FAP se odkl ad a na dobu behu { pri interpretaci instrukce proces m uze menit svoji polohu ve FAP mezi r uzn ymi f azemi behu mus b yt tudz dostupn a hardwarov a podpora { Memory Management Unit, MMU nebo Dynamic Address Translation, DAT nejjednoduss formou MMU je relokacn / b azov y registr, viz d ale Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 1 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 13 V az an LAP na FAP pri behu { dynamick a relokace pr ace s relokacnm registrem poc atecne se nastav hodnotou doln adresy oblasti ve FAP pridelen e procesu jeho obsah CPU pripoct av a k adres am v interpretovan ych instrukc v okamziku, kdy je tato adresa pouzvan a jako ukazatel do hlavn pameti relokacn registr je privilegovan y, pro nahr an je dostupn y pouze OS Prid elov an souvisl ych oblast, mezn registr hlavn pamet' (FAP) se typicky del do dvou typ u oblast oblast pro rezidentn c ast OS, obvykle na poc atku FAP 1,,... oblast pro uzivatelsk e procesy prid elov an oblast proces um pro ochranu proces u uzivatel u mezi sebou a OS lze pouzt sch ema s relokacnm a meznm registrem relokacn registr { nejnizs (b azov a) adresa oblast ve FAP bud'to mezn registr ud av a posledn adresu LAP pouzitou v procesu { logick a adresa pouzit a v procesu mus b yt < obsah meznho registru nebo mezn registr ud av a posledn adresu FAP v oblasti FAP pridelen e procesu { fyzick a adresa pouzit a v procesu mus b yt < obsah meznho registru Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 14 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 15

Prid elov an souvisl ych oblast, mezn registr pro LAP Dynamick e zav ad en, Dynamic Loading (pod)program { routine { se zav ad az je vyvol an na disku se uchov av a jako premstiteln y zav aden y modul volajc pogram nejprve prover, zda volan y program je/m a b yt zaveden y a prpadne ho zav ad a koriguje stav zaveden ych program u dosahuje se lepsho vyuzit prostoru ve FAP nevolan e moduly se nikdy nezav ad uzitecn a technika v prpadech, kdy se mus velk ymi programov ymi moduly rdit rdce se vyskytujc alternativy N avrh programu nepozaduje z adnou speci aln podporu od operacnho syst emu Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 16 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 17 Dynamick e sestavov an, Dynamic Linking Library, DLL statick e sestavov an { jednor azov a cinnost sestavovace dynamick e sestavov an { (pod)program { routine { se sestavuje (a zav ad) az je vyvol an pro indikaci kde lez prslusn y knihovn program v hlavn pameti, resp. jak ho zav est, pokud jeste zaveden y nen, se pouzv a mal y program { stub (madlo, pah yl, parez, zbytek,... ) Stub pri zsk an rzen nahrad s am sebe vol anm (pod)programu { routine { a pred a mu rzen (provede ho) prste se uz volan y podprogram vol a prmo Nutnost ochrany Pozadavky na spr avu pam eti procesy nesm b yt schopn e se bez povolen odkazovat na pamet'ov a msta FAP pridelen a jin ym proces um nebo OS moznost relokace vyzaduje, aby se adresy kontrolovaly pri behu procesu hardwarem CPU Moznost sdlen vce proces u m uze rzene sdlet spolecnou c ast FAP, aniz by se tm porusovala ochrana pameti { sdlen y prstup ke spolecn e datov e strukture je leps resen, nez udrzov an konzistence jejch n asobn ych kopi vlastnen ych jednotliv ymi procesy Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 18 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 19

Pozadavky na spr avu pam eti Moznost logick a organizace struktur programu uzivatel e tvor programy jako moduly se vz ajemne odlisn ymi vlastnostmi { moduly s instrukcemi jsou mnohdy execute-only { datov e moduly jsou bud'to read-only nebo read/write { nekter e moduly jsou priv atn (private) jin e jsou verejn e (public) OS a HW mus podporovat pr aci s moduly tak, aby se dos ahla pozadovan a urove n ochrany a sdlen Z akladn techniky spr avy pam eti historick e techniky prid elov an pam eti proces um souvisl e oblasti ve FAP pro beh proces u (Partitioning) formy { xn oblasti statick e d elky, trp vnitrn fragmentac { promenn e oblasti dynamicky urcovan e d elky, trp vnejs fragmentac vnejs fragmentace { v pameti je dostatecne velk y neobsazen y prostor rozdelen ych do vce voln ych oblast a z adn a z nich nen schopna uspokojit pozadavek na pridelen pameti vnitrn fragmentace { proces nevyuzv a cel y pridelen y adresov y prostor vesmes pouzvaj pro zobrazov an LAP F AP dynamickou relokaci b azov ym registrem v soucasnosti se uzvaj ve specializovan ych OS, typicky v RT-OS, z adn a podpora virtualizace pameti pro zv ysen efektivity (stupne multiprogramov an) vesmes umoz nuj obsah alokovan ych oblast presouvat mezi hlavn a vnejs pamet { v ymeny (swapping) Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 0 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 1 Multiprogramov an s vce pevn ymi souvisl ymi oblastmi FAP Multiprogramov an s dynamick ymi souvisl ymi oblastmi FAP obvykle d avkov e syst emy, dnes uz vesmes historie FAP sdl OS a n proces u pro vazbu LAP-FAP se typicky pouzije relokace vyuzvajc b azov y registr (+ mezn registr) Oblasti se vytv ar a zanikaj tak jak vznikaj a zanikaj procesy Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 3

Pridelov an souvisl ych oblast promenn e d elky Pridelov an souvisl ych oblast promenn e d elky probl em dynamicky vznikaj useky dostupn e pameti roztrousen e po FAP procesu se prideluje oblast v useku voln e pameti ve FAP, kter y jeho pozadavek uspokoj evidenci o pridelen ych a voln ych usek u udrzuje OS Kde pridelit oblast dan e d elky, kdyz je voln a pamet' rozmst ena ve vce souvisl ych nesousednch usecch? First-t { v prvnm dostatecne dlouh em useku voln e pameti Best-t { v nejmensm dostatecne dlouh em useku voln e pameti, vznikaj se velmi mal e (nejmens mozn e) voln e useky voln e pameti Worst-t { v nejvetsm useku voln e pameti, ponech avaj se nejvets voln e useky voln e pameti Z hlediska rychlosti a kvality vyuzit pametu jsou First-fit a Best-fit leps techniky nez technika Worst-fit nejcasteji se pouzv a First-fit Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 4 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 5 Vn ejs fragmentace Zlo fragmentace souhrn voln e, tj. neobsazen e, pameti ve FAP je dostatecn y, nikoli v dostatecne velk em souvisl em useku pro zav adenou c ast programu Vnitrn fragmentace Oblasti pameti FAP se prideluj po usecch, jejichz d elka je vets nez pozadovan a velikost pro zav adenou c ast programu Prebytek v pridelen e oblasti FAP je nevyuziteln a c ast pameti snizov an vn ejs fragmentace setr as anm presouvaj se obsahy obsazen ych oblast s clem vytvorit (jeden) velk y usek voln e pameti pouziteln e jen kdyz je mozn a dynamick a relokace (viz MMU) prov ad se v dobe behu { probl em I/O { s vyrovn avacmi pametmi plnen ymi z perif eri, autonomne nelze h ybat, umst'uj se proto do prostoru OS Z akladn techniky spr avy pam eti historick e techniky prid elov an pam eti proces um dals mozn e formy { str ankov an/segmentov an (paging/segmenting) { rozptylov an dlcch oblast LAP po FAP po c astech (str anky/segmenty) do nesousednch oblast FAP, minimalizace vnejs fragmentace (str ankov an) a/nebo vnitrn fragmentaci (segmentace), detatily pozdeji soudob e techniky prid elov an pam eti proces um str ankov an/segmentov an na z adost (demand paging/segmenting), tj. virtualizace pameti, { rozptylov an oblast LAP po FAP po c astech (str anky/segmenty) do nesousednch oblast FAP { zav adeni LAP do FAP po c astech, na z adost procesu, z obrazu LAP procesu uchov avan eho ve vnejs pameti Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 6 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 7

Zakladn techniky spravy pameti, prehled Zakladn techniky spravy pameti, prehled Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 8 PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 9 Vym eny, Swapping, ve FAP jediny aplikacn program Vym eny, Swapping Jan Staudek, FI MU Brno Obsah oblasti FAP pridelene procesu je vymenovan y mezi vnitrn a vnejs pamet obema smery Roll out, roll in X vypis na disk, nacten z disku Proces nemus byt pridelena pri navratu do hlavn pameti tata z oblast, kterou uvolnil mnohdy pouz vane pri prioritn m planov an procesu Majoritn doba vym en je doba prenosu obsahu oblasti Princip pouz vany mnoha OS ve verz ch nepodporuj c ch virtualizaci pameti { v prehistorii: UNIX, Linux, Window Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 30 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 31

Strankov an, preklad logicke adresy na fyzickou adresu Strankov an, preklad logicke adresy na fyzickou adresu Preklad logicka adresa (adresa LAP) fyzicka adresa (adresa FAP) se realizuje tabulkou PT, Page Table, tabulka stranek idea: kazdy proces ma svoji PT (soucast PCB), obsah PT nastavuje OS obsah PT interpretuje MMU pri interpretaci instrukce procesorem X um sten PT v hlavn pameti mikroprogram CPU zna Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 3 Strankov an, pr klad 1 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 33 Strankov an, pr klad, dynamicke obsazovan FAP 34 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 35

Segmentov an prostor ve FAP se prideluje po oblastech promenn e d elky LAP se del do dvou dimenz { na oblasti zvan e segmenty, je denovan y max pocet segment u a max d elka segmentu segment um se prid eluj oblasti ve FAP protoze skutecn a d elka segmentu m uze b yt mens nez jeho maxim aln d elka, ke kazd emu segmentu se uv ad jeho skutecn a d elka OS si udrzuje seznam voln ych oblast ve FAP a CPU pomoc tabulky segment u v, ve kter em oblasti je umsten y ten kter y segment Segmentov an porad prid elen ych oblast ve FAP nesouvis s poradm segment u v LAP, pro program atora je alokace segment u do FAP transparentnm rysem poctace Ucel jednotliv ych segment u LAP m uze b yt dan y jednak architekturou poctace a jednak rozhodnutm program atora Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 36 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 37 Logick a adresa v oblastech, pri str ankov an a pri segmentaci Preklad logick e adresy na fyzickou adresu, str ankov an Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 38 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 39

Preklad logick e adresy na fyzickou adresu, segmentace Implementace tabulky str anek je ulozena v hlavn pam eti je odkazovan a registrem PTBR (Page-table base register) zprstupn en udaje/instrukce v hlavn pam eti vyzaduje dva prstupy do hlavn pam eti jednou do tabulky str anek jednou pro operand probl em snzen efektivnosti dvojm prstupem lze resit speci aln rychlou hardwarovou cache pam et asociativn pamet',translation Look-aside Buffers (TLB) obsah: k dvojic {p, f} pouzit ych v nejblizs historii behu preklad p f : { jestlize se p nach az v TLB zsk av a se hodnota f z TLB { v opacn em prpade se f zsk av a z PT Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 40 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 41 Str ankov an, Translation Look-aside Buers, TLB TLB, Skutecn a doba prstupu do vnitrn pam eti EAT, (Effective Access Time) zprstupn en TLB = ε casov ych jednotek doba prstupu hlavn pameti = t µs Hit ratio { α pravdepodobnost, ze se cslo str anky nalezne v TLB EAT s T LB = (T LB+operand)α+(T LB+P T +operand)(1 α) EAT s T LB = (ε + t)α + (t + ε)(1 α) = ( α)t + ε EAT jen P T = t, pro t = 100 ns EAT jen P T = 00 ns ε = 0 ns, α = 80% (0, 8), t = 100 ns EAT s T LB = 10 0.8 + 0 0, = 140 ns ε = 0 ns, α = 98% (0, 98), t = 100 ns EAT s T LB = 10 0.98 + 0 0, 0 = 1 ns Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 4 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 43

- urov nov e str ankov an (Pentium) - urov nov e str ankov an (Pentium) Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 44 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 45 Vce- urov nov e str ankov an, v ykon Pentium, 3 b architektura { urovne Sparc, 3 b architektura { 3 urovne Motorola (68030), 3 b atrchitektura { 4 urovn e pro 64 b architekturu je - urov nov e sch ema nepostacujc { UltraSparc, 64 b architektura { az 7 urovn { ne unosn e Invertovan a PT napr. AS400 (IBM), UltraSPARC, PowerPC, IA-64 Kazd a urove n je uchov avan a v pameti v samostatn e tabulce, takze zobrazen logick e adresy na fyzickou m uze spotrebov avat mnoho prstup u do vnitrn pam eti mozn e resen: viz d ale { hasovan a invertovan a PT Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 46 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 47

Hasovan a PT Porovn an technik implementace PT Microsoft SQL Server 000 (64-bit): Intel Itanium Processor Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 48 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 49 Sdlen str anek Vytvoren procesu stylem Copy on Write Nov e vytv aren y proces pozaduje vytvoren nov eho prostred behu Tradicn forma vytvoren procesu unixov eho typu sluzba OS fork vytvor nov e prostred behu kopi prostred z adajcho procesu + sdelen nov emu procesu, ze je potomkem vytv arejcho procesu sluzba exec umozn volajcmu procesu denovat nov y program rdic proces kopi z udan eho souboru Vytvoren procesu zp usobem Copy on Write inici alne nov y proces sdl str anky s p uvodnm procesem pri z apisu do str anky nov ym procesem se vytvor pro nov y proces samostatn a kopie modikovan e str anky Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 50 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 51

Vytvoren procesu zp usobem Copy on Write Segmentov an Podpora uzivatelsk eho pohledu na LAP program je kolekce (lien arnch, samostatn ych) segment u (modul u) kazd y segment m a program atorem prisouzenou roli Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 5 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 53 Segmentov an Segmentov an, preklad logick e adresy na fyzickou adresu FAP m a 1-dimension aln charakter, je line arn LAP m a -dimension aln charakter Logick a adresa = dvojice {segment-number s, offset d} Transformace LAP FAP se res dynamicky urcovan ym b azov ym registrem pomoc tabulky segment u, Segment Table, ST polozka ST base { poc atecn adresa umsten segmentu ve FAP limit { skutecn a d elka segmentu Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 54 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 55

Sdlen segment u Segmentov an se str ankov anm, str ankov an segment u resen probl emu vn ejs fragmentace segmentov an str ankov anm segment u resen probl emu velikosti PT ve FAP ve vnitrn pameti se uchov avaj PT pouze zaveden ych segment u ST obsahuje adresu PT segmentu, ne b azi segmentu Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 56 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 57 Segmentov an se str ankov anm, INTEL/PENTIUM FAP: 3 bit u adresa, F AP = 4 GB line arn nestr ankovan y LAP { radice, vestaven e poctace,... 3 bit u adresa, LAP = 4 GB, LAP F AP: identita; line arn str ankovan y LAP { p uvodn Unixy 3 bit u adresa, LAP = 4 GB, LAP F AP: - urov nov e str ankov an, 4 KB str anka 104 4 MB oblast str anek { 104 PT, kazd a PT pro 104 str anek segmentovan y str ankovan y LAP { Windows 3 bit u adresa v segmentu, segment = 4 GB, 16 K segment u, LAP = 16 K x 4 GB = 64 TB, LAP F AP: segmentov an (v yber z LAP) + - urov nov e str ankov an segment u (zobrazov an LAP do FAP) Segmentov an se str ankov anm, INTEL/PENTIUM LAP = 16K 4GB-segment u dva logick e podprostory LAP, TI = 0 / 1 8 K segment u pro proces 8 K segment u sdlen ych (OS,... ) ochrana segmentu, RPL (Requested Privilege Level) klasikace / opr avnen 0 { spr ava pameti, b azov a bezpecnost 1 { zbytek OS { aplikacn bezpecnost 3 { aplikace read / write omezen na urovni str anek (v PT) Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 58 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 59

Segmentov an se str ankov anm, princip Segmentov an se str ankov anm, INTEL/PENTIUM Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 60 Jan Staudek, FI MU Brno PB15 Operacn systemy { Sprava hlavn pameti 61