Вопросы для самоконтроля

1. В чем отличие между простой страничной организацией и страничной организацией виртуальной памяти?

2. Если страница совместно используется двумя процессами, может ли она быть страницей "только для чтени" для одного процесса и "чтение-запись" для другого процесса?

3. Какие элементы обычно содержатся в записи таблицы страниц?

4. В чем разница между физическим адресом и виртуальным?

5. Какая фрагментация (внутренняя или внешняя) происходит в станичных системах?

6. Какая фрагментация (внутренняя или внешняя) происходит в системах, использующих чистую сегментацию?

7. В чем заключается цель TLB?

8. Вкратце опишите различные стратегии выборки страницы.

9. Как соотносятся между собой алгоритм замещения "первым вошел - первым вышел" и часовой?

Раздел 6. Ввод-вывод и файловая система Тема 17. Ввод-вывод

17.1. Принципы программного обеспечения ввода-вывода

1. Независимость от устройств. Этот принцип означает возможность написания программ, способных получать доступ к любому устройству ввода-вывода без предварительного указания конкретного устройства.

2. Единообразное именование. Имя файла или устройства должно быть просто текстовой строкой или целым числом и никоим образом не зависеть от физического устройства.

Способы осуществления ввода-вывода

Существует три различных способа осуществления операций ввода-вывода.

Программный ввод-вывод. Например, если нужно напечатать на принтере строку символов, операционная система сначала копирует данные в ядро. Затем ОС входит в цикл, в котором на каждой итерации цикла печатает на принтере один символ. После печати каждого символа процессор в цикле опрашивает готовность устройства. Такое поведение процессора называется опросом, или активным ожиданием. Программный ввод-вывод легко реализуется, но его недостаток состоит в том, что центральный процессор занимается на все время операции ввода-вывода.

Управляемый прерываниями ввод-вывод. Когда выполняется системный вызов печати строки, буфер копируется в пространство ядра и первый символ строки копируется на принтер. После этого центральный процессор вызывает планировщик, который запускает какой-либо другой процесс. Процесс, попросивший распечатать строку, оказывается заблокирован на весь период печати строки. Когда принтер напечатал символ и готов принять следующий, он инициирует прерывание. Это прерывание вызывает остановку текущего процесса и сохранение его состояния. Затем запускается процедура обработки прерывания от принтера.

Ввод-вывод с использованием прямого доступа к памяти (DMA, Direct Memory Access). Очевидный недостаток управляемого прерываниями ввода-вывода состоит в том, что прерывания происходят при печати каждого символа. Обработка прерываний занимает определенное время, поэтому такая схема не является эффективной. Решение этой проблемы заключается в использовании DMA. Контроллер DMA поставляет принтеру символы по одному, не беспокоя при этом центральный процессор. По существу, этот метод почти не отличается от программного ввода-вывода, с той лишь разницей, что всю работу вместо центрального процессора выполняет контроллер DMA. Наибольший выигрыш от использования DMA состоит в уменьшении количества прерываний с одного на печатаемый символ до одного на печатаемый буфер.