Компютрите

отвън и отвътре

©Христо Тужаров, 2007

ОРГАНИЗАЦИЯ НА ПАМЕТТА

[Home] [Карта на книгата] [Асеневци] [Инфопедия] [За проекта] [Начало на книгата]

ПАМЕТ НА КОМПЮТЪРА

СЪЩНОСТ ПАМЕТТА 

КЛАСИФИКАЦИЯ НА ПАМЕТТА

ЙЕРАРХИЧНА СТРУКТУРА НА ПАМЕТТА

ОРГАНИЗАЦИЯ НА ПАМЕТТА

 
 

Основна задача на организация на паметта

Да осигури изпълнението на съответната програма от процесора на компютъра. За целта програмите заедно с данните, до които те имат достъп, в процеса на изпълнение трябва да се намират в оперативната памет.

Управление на паметта

Функция на операционната система ОС, която решава задачата за разпределение на паметта между потребителските процеси и компонентите на ОС.  Частта от ОС, която отговаря за управление на паметта се нарича мениджър на паметта

организация на паметта

Физическа организация на паметта

Запоминящите устройства на компютъра се разделят като минимум на две нива – оперативна и външна памет:

              Основна (оперативна) памет

Оперативната памет представлява подреден масив от еднобайтови клетки, всяка от които има свой уникален адрес (номер). Процесорът извлича команда от оперативната памет , декодира я и я изпълнява. За изпълнение на командата в повечето от случаите ще са необходими още няколко обръщения към паметта.

Обикновено оперативната памет се изработва с използване на полупроводникови технологии и губи съдържанието си при изключване на захранването.

             Вторична (външна) памет

Външната памет (основно дискове) също може да се разглежда като едномерно линейно адресно пространство , състоящо се от последователност от байтове.

Използва се като разширение на основната памет и е енергонезависима. 

Тази схема може да се допълни с няколко промеждутъчни нива

физическа арганизация на паметта

Тя се използва по следния начен:

Данните, съхранявани в памет от по-високо ниво, обикновено се съхраняват и в паметите от по долните нива. Ако процесърът не намери нужната информация на  п-мниво, то той я търси на следващите по-долни нива.

Когато нужните данни бъдът намерени, те се пренасят на по-горните и по-бързи нива.

       Физически адреси - адресите  в основната памет, характеризиращи реалното разположение на данните във физическата памет.

       Физическо адресно пространство - набор от физически адреси, с които работи програмата

Логическа организация на паметта

Апаратната организация на паметта във вид на линеен набор от клетки не е удобна за съхранение на програми и данни. Болшинството програми се състоят от модули, създавани независимо един от друг. Обикновено тези модули са поместени в различни области на паметта.

Този проблем се решава чрез схема за управление на паметта, наречена сегментация.

        Сегмент – област от паметта, с определено предназначение, в който се поддържа линейна адресация. Сегментите съхраняват процедури, масиви, стек или други данни, които обикновено са еднотипни.

                    Характерни особености на сегмента

  • Адресът се състои от два компонента – номер на сегмента и изместване вътре в сегмента;
  • В различни сегменти се поместват различни компоненти на информационния процес – код на програма, данни, стек и т.н.;
  • Контрол за работата с конкретен сегмент, чрез  атрибути – права на достъп или тип на операциите, които могат да се извършват с данните.

Виртуална организация на паметта

Осигурява се от операционната система, която използва вградените свойства на процесора за работа с външна памет, за да набави недостигащия обем реална памет. Съвременните процесори използват виртуална памет, като допълнение на истинската реална памет

Виртуалната памет използва организационни методи за разпределяне на паметта,  които позволяват да се организира система, в която работното адресно пространство на програмата превишава размера на намиращата се в системата физическа памет.При това недостигът  се запълва за сметка на външната – по бавна и евтина памет (твърд диск, флаш-памет и т.н.)

Алгоритъм на функциониране на виртуалната памет

алгоритъм на функциониране на виртуалната памет

                    Инициализация на програмата - операционната система създава модел на пространство от виртуалната памет, в който се определя обема на паметта и виртуалните адреси  на паметта, които програмата може да ползва.

                   Преобразуване на адресите - програмата от операционната система,   управляваща виртуалната памет, изисква от процесора да преобразува адресите на свободната оперативна памет във виртуални адреси.

                    Таблица на съответствие - чрез нея процесорът открива, че програмата прави опит да използва адрес, който в момента не съществува и генерира код на грешка, наречен недействителна страница.

                   Суопинг (размяна)/  -  операция, на освобождаване оперативната (реалната) памет от излишна информация и обновяването и с необходимата на изпълняваната програма информация.

                   Програма поддържаща виртуалната памет - при код на грешка, тя избира известна част от виртуалната памет, разположена в реалната памет и я прехвърля временно в диска. 

Диск - склад за съхранение частта от виртуалната памет, която в момента не се използва.