Käyttöjärjestelmät I Osio 2: Luennot 5-8 Muistinhallinta Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen Tietojenkäsittelytieteen laitos Helsinin yliopisto "!$#%#'&)(*+,(.-0/1#'-243 0# 5 Stallins, Luku 7 KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-2 KJ-I I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-1
/$2 ## &&! "$#&% ' ' () * +,'.- (&/ / 0 '001! " 2)% 3+54768.- ()/ / 0 '009! " 2)% : +<;,4476>=?67 @! " 2)% 4+A68' ' *(& *B C D /0 / 8! " E % +A68' ' *(& *B GF8/>! " H)% ' ' () *I -( 0 '0 '0 / JD '0 '0** 7FK68 KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-3 "!$#%#'&)(*+,(.-0/1#'-243 0# 55 U [ LNMPO5RQTS V 5WQ 5XZY [\M]M5XZX [WQ KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-4 KJ-I I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-2
!1!$/ -- 33 /1# 667 / F 0-0/' muistiavaruus laitteisto (MMU, väylät) käyttää fyysisiä osoitteita ' / koodin + käsiteltävän datan suoritusaik. tallennus joukko peräkkäisiä tavuja ' / tiedon (ohjelmat, data) pysyvä tallennus joukko peräkkäisiä lohkoja =5 (&0 4 F / / 4 00 ( D - 6/ mahd. automaattisesti KJ:n toimesta KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-5 M -- 33 /1# -( 0 D00 7F ( looiset osoitteet eli virtuaaliosoitteet F 0 0 B() - ' 66 ' ' -()0 0 D00 7F ( osoitteet suhteellisia alun suhteen (0..MAX) 07F '*/ 00C / D04 ne voidaan tehdä eri aikoina, osoitteiden paikkaus linkityksessä erilaisia käyttöoikeuksia koodi R (vapaakäyntisyys) data R / W / RW osa moduuleista tarkoitettu yhteiskäyttöön KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-6 KJ-I I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-3
+ 0/$-0/1/ + $- -- ; D / 0 * 0 - =, J F8 ' -( 0 0 / KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-7 L 2 -- /1#' 33 /1# 22 /1# / D F 0 4 B ' - '' / K voi käyttää suoraan fyysisiä osoitteita 0 -- 0 B07F ' 0 / / D / D*4 D0 - ()0 vapaan / varatun tilan hallinta 0 0 */ F.-()0 0/' D0 MMU KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-8 KJ-I I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-4
U U /1# 22 # 0# 33 "/ 1 -D 0 7F8 07F /0 KJ voi siirtää prosesseja välillä levylle KJ voi ottaa suoritettavaksi useampia prosesseja prosessin paikka voi vaihdella suorituksen aikana D0 F 0 / *- / 07F 0 /B0 ( / '* suhteelliset osoitteet ' 6K67 'K 00 ' F8 D J* * * / 0 0 / / 0 ' D00 0 KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-9 U U /1# 22 # 0# 33 "/ =,0 F '767 D0 / 0 (' /D'* '*D 40/0 / sovelluksen moduulit voidaan kääntää eri aikoina prosessien sijainti voi vaihtua suoritusaikana käskykanta voi sallia osoitustapoja, joissa osoite lasketaan suoritusaikana 7F 0 D 4 0 ' J ( ' / 0 K 0 K KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-10 KJ-I I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-5
U U /1# 22 # 0# 33 "/ / '767 =5 7F 68 '00 4 4 '767 suojauksista tinkimättä! 00 4 /B0 ( /' ' vapaakäyntisyys (reentrancy) järkevämpää sallia koodin yhteiskäyttö kuin pitää muistissa useita kopioita 0*.-( 0 K < ' 7F 68 6 4 ' 0 68 J D/ 0 ()*' / Esim. tuottajalla ja kuluttaja yhteinen puskuri '767D ' - F - 6K68 KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-11 "!$#%#'&)(*+,(.-0/1#'-243 0# 55 L 5X O Q [5X O X U V 5WQ 5XZY [\M]M5X Q [ KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-12 KJ-I I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-6
L L "/ 33 /1# 22 # I ()0 '0 '0 / 7FK68 0D0 D 6K67 / '0 '0 F D- 67 67D0 ( D * / D a) kiinteä partitiointi b) dynaaminen partitiointi c) Buddy System d) yksinkertainen sementointi e) yksinkertainen sivutus 0 '07F '* - *( ei paljon käyttöä nykyisissä järjestelmissä kuuluu kuitenkin KJ:n peruskäsitteistöön KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-13 "!$#%#'&)(*+,(.-0/1#'-243 0# 55 #'- 0# + # # 0# KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-14 KJ-I I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-7
I I #'-0# + ## ## 0#!!! "#$!% %!&! ' ( ) (! *"+!, &"$" #%- %%. " */*!&". (!(% 0 &1 ( 21 " (! %, &"$" # % % 2 *!!(%.345 6 % "" KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-15 7988:<;>=@?A;9BACED);F8G;F8HA; J+KMLON)P QRPPTSRSVU/WXU)YZL [ [ QSV\]WX\)^M\)\MSV\_^M\)QSGPTSGPTKMSG\)` a JbSVN)c PMSGPd \ \_emn)ptsrsgk/wx\)pemf K)dd \ joku prosessi levylle PCB jäi muistiin J+KMLOK)ehiN)djO\_Y PPYOPTLMK)` NMSRSVN)PkLMK)^ PY [ksfjbpe PY)cMU U+Y ^ \)QSGPTSGP K K)Y `)^ PTSGP K)ehiN)djOK)P hi\)ybq\msgc \)PTLkSV\ZSGPd \)Y Y N kerrostus (overlayin) l ohjelmoijan hoitama sementointi vain osa ohjelmasta muistissa piti koodata mitä osia (aliohjelmia, sementtejä ) kullakin hetkellä muistissa ja missä kohdassa KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-16 KJ-I I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-8
I I I 7988:<;>=@?A;9BACED);F8G;F8HA; I [ PTLkSGPYbcMU /SRS _jon)dcmkosgn)emkmsgk)yksg\ varattiin aina kokonainen partitio, vaikka vähempikin olisi riittänyt PTLMU)PYMN)Yb^ PQLkSVK)[MSG[ jbpymn+y (internal framentation) partitioiden sisälle jäi tyhjää tilaa vapaa tila yhdessä olisi saattanut riittää uudelle prosessille, mutta se ei ollut yhtenäisellä alueella KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-17 7988:<;>=@?A;9BACED);F8G;F8HA; 8 HH 8G; J+KMLbcM\)Pc c P)^M\)QSGPTSGP KMS>LM\)jO\)Y c K)cMK)PTL P \ jos vapaita, valitse joku niistä jos kaikki varattuja, heittovaihda joku Blockedprosessi levylle tilaa vapautuu aina saman verran J+KMLb^M\)QSGPTSGP KMS-N)QRP)cMK)cMK)PTL P \ valitse pienin partitio, johon prosessi sopii yritti minimoida sisäistä pirstoutumista a) erikokoisille partitioille omat prosessijononsa partitiokoko yksi työn parametreista b) yksi jono, josta valittiin johonkin vapaaseen partitioon KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-18 KJ-I I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-9
7988:<;>=@?A;9BACED);F8G;F8HA; 8 HH 8G; a [ WX\ KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-19 77? ;; ;?ED = = _;>=?A; E: C C 8:A= : BACED);F8G;F8"H 8:<;F8 KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-20 KJ-I I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-10
I I I E: CC CC 8:A=E: BACED);F8G;F8H 8:<;F8 I P NMSG[)cMUMSVN)N)Yb^M\+QSGPTSGP K)PYkSGP \ I \)QR\)[kLkSVN)Ybc K KMS hi\_d[ c [ jou)u)qu]wx\)peksvn)dp WX\MS f YM\)\)jbPTLMNMLkSGP ^ QKMLMNMLkLMP N)YZSV\)QV^MN)P f N+YbjO[)cM\ \+Y +QRKMLMNML L Pd d N_jb[ PTLkSGP \ WX\)PYZLMN)Y WXN)QRQ\+Ybc [ PY SV\+Q W PTSL P FdcMK)PYMN+Yb^ PQLkSVK)[kSG[ jbpy N)Y (external framentation) varausten / vapautusten tuloksena väleihin jäi pieniä vapaita alueita a JbSGPP WXPTLkSGP jb[ PTLkSVP \]WXU)dP dd U (compaction) prosesseja siirreltiin, jotta vapaa tila yhteen kohtaan yleisrasite KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-21 E: CC CC 8:A=E: BACED);F8G;F8H 8:<;F8 Kuva 7.4!#"$ % &'"'" ( ) *" ' '' +!#"$ -,."/$0/ 1 324"5'6 0 & 7 * "$80 //9%:/"!8 8 1 '$ KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-22 KJ-I I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-11
N 7 7 7 E: CC CC 8:A=E: BACED);F8G;F8H 8:<;F8 * #0 9 : /",. 9% $ ' 8 3 ' 9 $ 4 $6 / / 0 $ 4 6!#"$,. &!"!# $%'&($)%*&(+)%*,.-+% *1 " 9 : / $ KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-23 /10325460 798;: Kuva 7.5 <9=>?A@CB)DFE?AGFGIHJGFK!G)?AG)GLM O GPHJD=?!?AQFQL)GIHJ@E)@F=RL)QL?S=R= HJ=>?A@TU= >?AGFKVHJQ NXW Q)>?ZY\[]=? NXa =RK">?ZY\[]=? B)DFD^?AGFGL >)D_F= H`=RL QL >FbFB)D)D^?AG)GL KZ=R=?Z?A@cHJ@L.>FdFd)KZ= NXe Q)fF?ZY\[]=? 3G)?SB)GhQ)?!>F=RL?A@F@ QFiFQ^R^R= >)Q)>?A@ B)DE)iFG>?AG KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-24 KJ-I I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-12
:: :: 032 460 7h8;: 44 0 7 00 yksinkertainen helpoin toteuttaa tehokkaasti (paras) isosta aukosta jää jäljelle isohko aukko hyvä nimi, mutta tuloksena mahd. pieniä aukkoja tuloksena nopeimmin pirstoutuminen!" varaukset / aukot muistin loppuosaan #%$&(')'+*+,-+.+&/01,2&3(465$38793(:3+33(,'(.+$+$(-;&3(+$$(/&((-=<='+.+3(3>5?(@5A0!.? kumpi parempi? (osoite,pituus)b B (osoite,pituus)b KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-25 460 : 7 4 44 0 7 00 CD'+-=<='+EA3F793(-=%,2$+G(.(HIJ:+K$653(4.+3(-+-+3/E+$/&3(3L'+'+(:+K$A++'$(/E'+.+(- ettei CPU jouten heittovaihda joku levylle poistettava prosessi Blocked-Suspend-tilaan uusi prosessi tilaan Ready-Suspend tai Ready MN.?L:+$(+465$/&3O3+3E-;$(:+P793EQ793(:3(3&3+R iso vs. pieni sellainen, jonka vieressä iso tyhjä alue pieni vs. suuri prioriteetti KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-26 KJ-I I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-13
77 22 2 :: 7 77 8 / : 7 KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-27 8 // :: 7 C$(<=:+/$(<=A+(.3H+&3=(<(<O(-+&(,<O?&? kiinteät partitiokoot, mutta dynaaminen jako partitioihin ei haluta jättää pieniä tyhjiä tiloja varaa pikkuisen enemmänkin kuin tarve vaatii 3(/3('Q0!..(-=.+$(.$L,<O3(&3 79A3+*2- :+$&(-+A3 suurin mahdollinen yleensä koko muisti pienimmälle varausyksikölle joku minimikoko yksinkertaistaa vapaiden alueiden kirjanpitoa 3(/3('+. 53F793(:3(2H+ -O3(,'(2H+ -80H(A&(, 0 &$+&('E/&3 7!A3O&+$(.+.+3+3E KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-28 KJ-I I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-14
8 // :: 7 C 0!,2,2?(:+&?(?L.+'&3(.+-=.+$+$&3=$(<O3+3L, &3+3 lista osoitteiden mukaisessa järjestyksessä aluksi vain yksi suuri varausyksikkö 3(/3(' jos oikean kokoluokan listassa ei vapaata alkiota, jaa luokkaa suurempi alue kahdeksi pienemmäksi toista tarvittaessa 3(:+3(')' kun listassa kaksi fyysisesti vierekkäistä aluetta, yhdistä ne kokoluokkaa suuremmaksi alueeksi toista tarvittaessa KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-29 8 // :: 7 :: 00 00 dfd Kuva 7.6 KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-30 KJ-I I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-15
8 88 : 7 88 8 KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-31 :: 460 7 88 8 44 :: 65(,<O33L,2$+$($$(/&+ kaikki suhteellisia sen alun suhteen D&$(/23 3&3+3 53C *-O$3%<='+'&E(,2$+$($$(/E+ J00 + +.+$$(/&(.3(<O3(,,23(4+.+'+-=,23&3+ $ 65(,<O3(.$($+H(-=<='+E- 0!.Q093(.3 $$(&(<L'+'+-(-$8793&3L.?+.Q0 5?O+'$(/&/E3+3 C *-809H(-879$(+.? 0 /&?+? J0A0 + +2?=$$(/&+&3(4 5$& -=.+'+- +'$(//&3+3 C *&?(4 $$(&(<L'+'+-(-$&3=(&3( 7!/O&H+? KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-32 KJ-I I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-16
:: 460 7 88 8 44 :: Kuva 7.8 KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-33 0 77 60 : 7.4 798 00 M M D* +'(-=<='+'+-(-$&3>53O+'$ 53('&3(/.+E'&3 793(& -=.3(.+(K(.+&(/2? ns. kanta- ja rajarekisteri Base prosessin fyysinen alkuosoite Limit prosessin loppuosoite (tai pituus) CD'+-=:+/$+'$(/E'(.+(-+4(.$(:+2$(2H(3+3 -=-?(,,2 3( 79$ %*&? Fyys.osoite = loo.osoite + Base jos fyysinen osoite > Limit aiheuta poikkeus virh. muistiosoite muuten MAR <-- fyysinen osoite KJ-I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-34 KJ-I I S2004 / Tiina Niklander; kalvot Auvo Häkkinen 5-17