2.6.7.1Определение оптимального размера страниц

От выбора размера страниц зависит эффективность вычислительного процесса. Вот некоторые соображения, которые позволят принять решение разработчику системы управления виртуальной памятью:

1. Малый размер страниц приводит к увеличению таблиц отображения и к табличной фрагментации.

2. Большой размер страницы приводит к записи в основную память команд и данных, которые могут не понадобиться.

3. Обмен данными с дисковой памятью более эффективен при большом размере страниц.

4. Свойство локальности распространяется на небольшие участки.

5. При малых размерах страниц потери памяти на внутреннюю фрагментацию (то есть наличие не полностью занятых страниц) уменьшаются. В целом страницы должны быть небольшими (не более 1К слов).

2.6.7.2Поведение программ при подкачке страниц

Результаты экспериментов:

1. В начале выполнения процесса происходит быстрое обращение к большому числу страниц. Это означает, что процесс формирует для себя среду пользования данными из разных точек виртуального адресного пространства, создавая рабочее множество. Постепенно включается свойство локальности и интенсивность обращения к новым страницам снижается. Процесс асимптотически приближается к 100%-ному использованию своих страниц. Однако этот предел достигается далеко не всегда: некоторые страницы (например, содержащие код процедур обработчиков ошибок) при некоторых обстоятельствах никогда не будут загружены в память.

2. Количество прерываний по отсутствию нужной страницы увеличивается с увеличением размера страницы при постоянном объеме реальной памяти.

3. Частота прерываний по отсутствию нужной страницы уменьшается с увеличением количества кадров, выделенных процессом.

4.Число команд, выполняемых на странице, обычно не велико (<=200 команд на странице в 1К слов).

3.Процессы и задачи. Мультипроцессорные системы

3.1.Управление процессами

Процессом называется программа (приложение) в стадии выполнения. Каждый процесс имеет свое адресное пространство. В период своего существования процесс проходит через ряд дискретных состояний: - процесс находится в состоянии выполнения, если в данный момент ему выделен центральный процессор; - процесс находится в состоянии готовности, если он мог бы сразу использовать центральный процессор, предоставленный в его распоряжение; - процесс находится в состоянии блокировки, если он ожидает некоторого события, например, завершения операции ввода/вывода, чтобы получить возможность продолжить выполнение.

В однопроцессорной системе в каждый момент времени может выполняться один процесс, несколько процессов могут находиться в состоянии готовности и состоянии блокировки. Система создает списки готовых к выполнению и заблокированных процессов. Список готовых процессов упорядочен по приоритету, а значит, существует очередь готовых процессов. Список заблокированных процессов не упорядочен.

Заблокированные процессы переводятся в список готовых процессов по мере наступления событий, которых они ожидают.

Для повышения гибкости управления процессами в некоторых системах вводят два дополнительных состояния:

- приостановлен-заблокирован

- приостановлен-готов.

С помощью этих состояний процессы временно исключаются из списков готовых и заблокированных процессов.

Смену состояний процесса могут вызывать различные события. Когда в систему поступает задание, она создает процесс и устанавливает его в соответствии с выделенным приоритетом в список (очередь) готовых процессов. По мере выборки процессов на выполнение происходит продвижение в очереди. Перевод процесса из состояния готовности в состояние выполнения называется запуском.

Рис. 14. Переход процесса из одного состояния в другое.

Чтобы предотвратить случайный либо умышленный монопольный захват ресурсов одним процессом, операционная система устанавливает в таймере прерываний некоторое значение, определяющее временной интервал (квант времени). Если процесс добровольно не освободит центральный процессор до истечения кванта, то таймер вырабатывает сигнал прерывания, по которому управление передается ОС. Выполнявшийся процесс переводится в список готовых процессов, а первый в списке получает центральный процессор. Если процессу требуется выполнение операции ввода/вывода, он добровольно освобождает центральный процессор и блокируется. Наступление события, которое ожидает заблокированный процесс, переводит этот процесс в состояние готовности.

Единственная смена состояния, инициируемая самим процессом - это блокирование, остальные три смены состояния инициируются объектами, внешними по отношению к данному процессу.

Перевод в дополнительные состояния "приостановлен - заблокирован" и "приостановлен - готов" называется приостановкой, а возврат в исходное состояние - возобновлением. Перевод процесса в состояние приостановки используют в тех случаях, когда нахождение процесса в очереди не обеспечивает требуемого уровня производительности либо полностью блокирует работу системы.