Создается процесс.

• 
  ОС создает для процесса таблицу сегментов, где содержатся дескрипторы всех сегментов (все, как при сегментной организации, только базовый адрес указывается НЕ ФИЗИЧЕСКИЙ, а начальный линейный виртуальный адрес сегмента)
  
• 
  ОС, используя начальный линейный виртуальный адрес сегмента, преобразовывает пару (номер сегмента + смещение в сегменте) в ЛИНЕЙНЫЙ ВИРТУАЛЬНЫЙ адрес байта.
  
• 
  Потом, используя СТРАНИЧНЫЕ механизмы, этот линейный виртуальный адрес байта преобразуется в физический.
  

Деление ВАП процесса на страницы аналогично страничной организации памяти:

• 
  Размер страницы – степень двойки
  
• 
  Нумерация виртуальных страниц – в пределах ВАП процесса
  
• 
  Нумерация физических страниц – в пределах оперативной памяти.
  
• 
  Для каждого процесса также ведется ТАБЛИЦА СТРАНИЦ
  
• 
  В память загружаются / выгружается только часть страниц процесса по разным всяким механизмам.
  
• 
  Базовый адрес таблицы страниц и таблицы сегментов – часть контекста процесса, они хранятся в специальных регистрах процессора.
  

Итак, преобразование виртуального адреса в физический:

1. 
   Механизм сегментации (добываем линейный виртуальный адрес):
   

• 
  Дано: номер сегмента, смещение
  
• 
  В спец регистре хранится базовый адрес таблицы сегментов
  
• 
  Базовый адрес + номер сегмента = адрес дескриптора сегмента
  
• 
  Анализ полей дескриптора (разрешен ли доступ к сегменту)
  
• 
  Из дескриптора добываем базовый адрес сегмента + смещение = линейный виртуальный адрес.
  

2. 
   Страничный механизм (получаем физический адрес)
   

• 
  Линейный виртуальный адрес раскладывается на номер страницы и смещение внутри страницы (отделение энного к-ва младших бит, в зависимости от размера страницы)
  
• 
  В спец регистре хранится адрес таблицы страниц, оттуда добываем дескриптор нужной страницы, и находим соответствующий номер физической страницы
  
• 
  К номеру физической страницы прибавляем смещение = физический адрес.
  

---

Ура!!!


Механизм сегментации и страничный механизм здесь довольно изолированы друг от друга, и могут быть независимо изменены.

Например, страничный механизм может быть многоуровневый (добавились разделы, описанные в страничной реализации). Так, например, работают некоторые процессоры Интел, в т.ч Интел Пентиум.
Сегментно-страничное управление памятью можно реализовать по-другому:

• 
  ВАП процесса делим на сегменты
  
• 
  Сегменты делим на виртуальные страницы, но они нумеруются В ПРЕДЕЛАХ СЕГМЕНТА, а не всего ВАП процесса.
  
• 
  Виртуальный адрес задается 3 параметрами: Номер Сегмента + Номер Страницы + Смещение в Странице.
  
• 
  У каждого процесса – своя таблица сегментов, хранится в регистре.
  
• 
  У каждого СЕГМЕНТА – своя таблица страниц
  
• 
  В таблице страниц – дескрипторы страниц, без особенностей
  
• 
  В таблице сегментов – дескрипторы сегментов хранят АДРЕС ТАБЛИЦ СТРАНИЦ.
  

Преобразование адреса в такой схеме еще красивше:

1. 
   Есть номер сегмента, находим адрес соответствующей таблицы страниц
   
2. 
   Есть номер страницы, находим номер физической страницы
   
3. 
   К нему конкатенируем смещение.
   

Ура!!!
Организация виртуальной памяти, преобразование адреса.

Перечитай все, что касается виртуальной памяти и тд и пересказывай.
Обмен данными между процессами на основе виртуальной памяти.

Основная задача ОС по управлению памятью – защита областей памяти, принадлежащих разным потокам, от несанкционированного вмешательства.
Однако иногда нужно наоборот, организовать контролируемый совместный доступ нескольких потоков к одному участку памяти.

• 
  Например, несколько пользователей работают с одной программой. Данные у них должны быть, конечно, в двух экземплярах, но код программы – в одной.
  
• 
  Или для межпроцессного обмена данными, когда один поток пишет данные в буфер, а второй – оттуда читает.
  

Сегмент памяти в этом случае называется РАЗДЕЛЯЕМОЙ ПАМЯТЬЮ.

---

При работе с виртуальной памятью это сделать можно по-разному:

• 
  Поместить разделяемый виртуальный сегмент в общую часть ВАП, где модули ОС располагаются. Тогда настройка дескриптора сегмента производится только один раз, все процессы ею пользуются.
  
• 
  Поместить разделяемый сегмент в ВАП каждого процесса, и настроить параметры отображения этих виртуальных сегментов на одну область оперативной памяти.
  

1. 
   При сегментной организации для этого надо – в дескрипторах виртуального сегмента указать один и тот же базовый физический адрес
   
2. 
   При сегментно-страничной – надо настроить таблицу страниц каждого процесса
   
3. 
   При чисто страничной – не выйдет, нет понятия сегмент.
   

Функции работы ОС по работе с разделяемой памятью:

• 
  Поддержка схемы именования ресурсов
  
• 
  Проверка прав доступа процесса к ресурсу
  
• 
  Отслеживать, сколько процессов пользуются ресурсом
  

ОС может создавать разделяемый ресурс:

• 
  По запросу (через системный вызов – все процессы, запрашивающие создание разделяемого ресурса с одним и тем же id, могут им пользоваться)
  
• 
  По умолчанию – например, когда поступает несколько запросов на выполнение одного и того же приложения.
  

Выгрузка разделяемых сегментов на диск ничем не отличается от выгрузки индивидуальных сегментов.

19. 
    Аппаратная поддержка сегментной организации памяти в системах на основе процессоров с архитектурой IA32.
    

Небольшое вступление про процессоры IA-32 и аппаратную поддержку мультипрограммирования
Аппаратные средства поддержки мультипрограммирования есть во всех современних процессорах, в полной мере есть они и в семействе 32-разрядных процессоров Intel: Pentium, Pentium Pro, Pentium 2, 3, Celeron, 80386, 80486. Архитектуру этих процессоров называют еще IA-32 или х86.
Процессоры х86 могут работать в:

- реальном режиме (разработан для совместимости с процем 8086, 16-разрядные инструкции и 1 Мб оперативы)

- защищенном режиме (основной режим работы проца);
Важную роль в организации вычислительного процесса играют регистры процессора, поэтому эту страшную мутотень надо подробно рассмотреть. Одно утешение – на ТСИСе тоже это надо сдавать на экзамене. Так что бьем двух зайцев.

---

Группы регистров процессоров Пентиум:

1. 
   РОН – регистры общего назначения
   
2. 
   Регистры сегментов
   
3. 
   Указатель инструкций
   
4. 
   Регистр флагов
   
5. 
   Управляющие регистры
   
6. 
   Регистры системных адресов
   
7. 
   Регистры отладки и тестирования + регистры математического сопроцессора (для выполнения операций с плавающей точкой);
   

1. 
   РОН
   

Есть 8 32-разрядных РОН.

• 
  Первые 4 РОН: А, B, C, D – для хранения операндов команд (арифметических, логических и всяких прочих)
  
• 
  Последние 4 – ESI, EDI, EBP, ESP – для задания смещения внутри сегмента данных. Используются совместно с регистрами сегментов (см дальше) для задания виртуального адреса.
  

К первым 4 регистрам можно обращаться:

• 
  Целиком (EAX, EBX, ECX, EDX)
  
• 
  К младшему их байту (AL, BL, CL, DL);
  
• 
  Ко второму по старшинству байту (AH, BH, CH, DH);
  
• 
  К двум младшим байтам (AX, BX, CX, DX);
  

2. 
   Регистры сегментов
   

6 регистров – ссылаются на дескрипторы сегментов памяти:

• 
  CS – дескриптор кодового сегмента
  
• 
  SS – дескриптор сегмента стека
  
• 
  DS, ES, FS, GS – дескрипторы сегментов данных
  

Все они, кроме первого, доступны программно (туда можно загрузить новое значение с помощью команды);
Каждый сегмент хранит в себе СЕЛЕКТОР – 16-разрядное число.

Структура селектора:

12 разрядов	1 разряд	3 разряда
Индекс в таблице дескрипторов сегментов	Показывает, где находится дескриптор: - в GDT - в LDT	Поле RPL – уровень привилегий запроса к этому сегменту

3. 
   Указатель инструкций EIP – содержит смещение адреса текущей инструкции.
   

EIP + CS(из регистров сегментов) = виртуальный адрес инструкции.

4. 
   Регистр флагов (EFLAGS) – содержит признаки, характеризующие результат выполнения операции:
   

- флаг знака

- флаг нуля

- флаг переполнения

- флаг паритета

- флаг переноса и тд

- флаг разрешения аппаратных прерываний (разрешение аппаратных прерываний IF)

---

5. 
   Управляющие регистры:
   

5 управляющих регистров: CR0, CR1, CR2, CR3, CR4 – хранят данные об общем состоянии процессора.



CR0 – все основные признаки:

- реальный / защищенный режим

- вкл / выкл страничного механизма

- признаки, влияющие на работу кэша и выполнение команд с плавающей точкой
CR1 – зарезервирован
CR2 – линейный адрес страничного отказа

CR3 – физический адрес таблицы разделов
CR4 – работа архитектурных расширений (возможность использования страниц > 4 Мб)

6. 
   Регистры системных адресов
   

Адреса важных системных таблиц и структур, связанных с управлением процессами и памятью.

• 
  GDTR – Global Descriptor Table Register – физический 32-разрядный адрес глобальной таблицы дескрипторов (GDT) – общая часть ВАП для всех процессов
  
• 
  IDTR – Interrupt Descriptor Table Register – физический 32-разрядный адрес таблицы дескрипторов прерываний (IDT) – она используется для вызова процедур обработки прерываний.
  

+ В этих регистрах хранятся лимиты, ограничивающие размер этих таблиц.

• 
  TR – task register – индекс дескриптора сегмента состояния задачи TSS (он в DTR лежит)
  
• 
  LDTR – Local Descriptor Table Register – индекс дескриптора сегмента локальной таблицы дескриптора LDT (индивидуальная часть ВАП процесса);
  

7. 
   Регистры отладки и тестирования
   

Регистры отладки – значения точек останова

Регистры тестирования – проверка корректности работы внутренних блоков процессора.


Средства поддержки сегментной организации памяти в процессорах Пентиум

(собственно ответ на билет)
Процессор Пентиум – 32 разрядный, поэтому максимальный размер физической ОП, на которую он может отображать ВАП – 4 гига.
Процессор Пентиум может поддерживать как сегментную, так и сегментно-страничную организацию памяти.

• 
  Сегментные средства работают всегда (верхний уровень);
  
• 
  Страничные средства могут быть вкл/выкл (это нижний уровень);
  

---

Смотрите также файлы

• Это было много лет назад. Два школьных товарища, Вова и Саша, в конце апреля пошли в лес за берёзовым соком.docx

• Трбие саатыны таырыбы Алдымен сй, ардата атаанады! Трбие саатыны масаты.docx

• И. А. Лубинцов задание к теме 10.docx

• Как вы думаете, в чем заключается актуальность гуманистических качеств в профессиональной деятельности семейного психолога Необходимо ли проводить целенаправленную работу по их формированию.docx

• Нефёдова Мирона Александровича Руководитель проекта учитель физики Большакова Елена Васильевна Вязники 2021. I. Введение II. Теоретическое исследование.doc