Задачи системотехнического проектирования сетей эвм
Системное проектирование – проектирование этой системы на уровне ее отдельных структурных функциональных компонент.
Общая задача проектирования сетей ЭВМ
При заданных исходных данных определить такую структурную функциональную организацию сети, при которой затраты на ее создание эксплуатации были бы минимальными, а показатели качества функционирования удовлетворяли бы заданным требованиям пользователя.
Исходные данные при проектирование:
1. Перечень и географическое местоположение пользователей
2. Объемно-временные характеристики потоков информации
3. Состав и характеристики прикладных программ, реализация сетевой службы
4. Состав и характеристики информационного обеспечения
5. Характеристики технических средств, из которых комплектуется сеть
Структурная функциональная организация сети
Структурная организация:
- Структура сетей доступа (количество и местоположение коммутаторов, мультиплексоров и конфигурирование связей между ними)
- Количество и местоположение хост ЭВМ
- Структурная организация самих хост ЭВМ
- Топология СПД (количество мест размещения центров коммутации и к конфигурации связей между ними)
- Пропускные способности
Функциональная организация:
- Режим передачи данных
- Способ коммутации
- Распределение информации и программного обеспечения между хост ЭВМ
- Процедура управления потоками данных и механизм контроля ошибок
- Стратегия маршрутизации
Показатель эффективности:
- Время реакции
- Производительность (пропускные способности)
- Надежность достоверность
Требования пользователей:
- Время реакции
- Производительность
- Пропускная способность
Ограничения, которые следует учитывать:
- Ограничение на класс структур
- Места расположения структурных компонентов
Сегментно-страничная схема функционирования виртуальной оперативной памяти
Сегментно-страничное распределение
Данный метод представляет собой комбинацию страничного и сегментного механизмов управления памятью и направлен на реализацию достоинств обоих подходов.
Так же как и при сегментной организации памяти, виртуальное адресное пространство процесса разделено на сегменты. Это позволяет определять разные права доступа к разным частям кодов и данных программы.
Рис. 5.20. Два способа сегментации
Для каждого процесса операционная система создает отдельную таблицу сегментов, в которой содержатся описатели (дескрипторы) всех сегментов процесса. Описание сегмента включает назначенные ему права доступа и другие характеристики, подобные тем, которые содержатся в дескрипторах сегментов при сегментной организации памяти. Однако имеется и принципиальное отличие. В поле базового адреса указывается не начальный физический адрес сегмента, отведенный ему в результате загрузки в оперативную память, а начальный линейный виртуальный адрес сегмента в пространстве виртуальных адресов (на рис. 5.20 базовые физические адреса обозначены SI, S2, S3, а базовые виртуальные адреса — fl, f2, f3).
Наличие базового виртуального адреса сегмента в дескрипторе позволяет однозначно преобразовать адрес, заданный в виде пары (номер сегмента, смещение в сегменте), в линейный виртуальный адрес байта, который затем преобразуется в физический адрес страничным механизмом.
Деление общего линейного виртуального адресного пространства процесса и физической памяти на страницы осуществляется так же, как это делается при страничной организации памяти. Размер страниц выбирается равным степени двойки, что упрощает механизм преобразования виртуальных адресов в физические. Виртуальные страницы нумеруются в пределах виртуального адресного пространства каждого процесса, а физические страницы — в пределах оперативной памяти. При создании процесса в память загружается только часть страниц, остальные загружаются по мере необходимости. Время от времени система выгружает уже ненужные страницы, освобождая память для новых страниц. ОС ведет для каждого процесса таблицу страниц, в которой указывается соответствие виртуальных страниц физическим.
Базовые адреса таблицы сегментов и таблицы страниц процесса являются частью его контекста. При активизации процесса эти адреса загружаются в специальные регистры процессора и используются механизмом преобразования адресов.
Преобразование виртуального адреса в физический происходит в два этапа (рис. 5.21):
1. На первом этапе работает механизм сегментации. Исходный виртуальный адрес, заданный в виде пары (номер сегмента, смещение), преобразуется в линейный виртуальный адрес. Для этого на основании базового адреса таблицы сегментов и номера сегмента вычисляется адрес дескриптора сегмента. Анализируются поля дескриптора и выполняется проверка возможности выполнения заданной операции. Если доступ к сегменту разрешен, то вычисляется линейный виртуальный адрес путем сложения базового адреса сегмента, извлеченного из дескриптора, и смещения, заданного в исходном виртуальном адресе.
2. На втором этапе работает страничный механизм. Полученный линейный виртуальный адрес преобразуется в искомый физический адрес. В результате преобразования линейный виртуальный адрес представляется в том виде, в котором он используется при страничной организации памяти, а именно в виде пары (номер страницы, смещение в странице). Благодаря тому что размер страницы выбран равным степени двойки, эта задача решается простым отделением некоторого количества младших двоичных разрядов. При этом в старших разрядах содержится номер виртуальной страницы, а в младших — смещение искомого элемента относительно начала страницы. Так, если размер страницы равен 2k, то смещением является содержимое младших k разрядов, а остальные, старшие разряды содержат номер виртуальной страницы, которой принадлежит искомый адрес. Далее преобразование адреса происходит так же, как при страничной организации: старшие разряды линейного виртуального адреса, содержащие номер виртуальной страницы, заменяются номером физической страницы, взятым из таблицы страниц, а младшие разряды виртуального адреса, содержащие смещение, остаются без изменения.
Рис. 5.21. Преобразование виртуального адреса в физический при сегментно-страничной организации памяти
Таблица страниц содержит дескрипторы страниц, содержимое которых полностью аналогично содержимому ранее описанных дескрипторов страниц. А вот таблица сегментов состоит из дескрипторов сегментов, которые вместо информации о расположении сегментов в виртуальном адресном пространстве содержат описание расположения таблиц страниц в физической памяти. Это является вторым существенным отличием данного подхода от ранее рассмотренной схемы сегментно-страничной организации.