La mémoire virtuelle - Traduction dadresses et pagination à la
Address Translation & Demand Paging une mémoire pour moi tout seul : «mémoire virtuelle» ... pagination (en VO paging) = une unique taille de bloc.
Pagination (1/3) : la mémoire
Exemple : les adresses virtuelles et physique sont sur 32 bits les pages font 1K octets. La page virtuelle 4 est implantée sur la page physique 9. Voici les 3
Mémoire virtuelle
Elle est nécessaire pour la conversion des adresses virtuelles en adresses phy- siques. Page 5. 10.2. PAGINATION PURE. 5. Disque. Mémoire.
Gestion de la mémoire
Principe de la mémoire virtuelle: la taille de l'ensemble formé par le seulement du comportement de la pagination pour ce processus mais.
Module 8 – La mémoire virtuelle
Mémoire Virtuelle. ? Pagination sur demande. ? Problèmes de performance. ? Remplacement de pages: algorithmes. ? Allocation de cadres de mémoire.
Séance 7 Mémoire virtuelle et pagination
Objectifs. Comprendre la mémoire virtuelle. Mécanisme de pagination à la demande. Principe du défaut de page. Algorithmes de remplacement de page.
Cours 4: Gestion de la mémoire
20 oct. 2015 1 Mémoire virtuelle (premiers pas). 2 Mémoire virtuelle (moderne). Pagination. Algorithmes d'échange. 3 Appels syst`emes.
Travaux Dirigés
15 déc. 2016 considéré utilise une pagination à deux niveaux où les entrées du de la table ... contenant son code est disposée dans sa mémoire virtuelle.
620 Mémoire virtuelle - INF3173 Principes des systèmes dexploitation
Mémoire virtuelle sans pagination (historique). • Alias: swapping de processus Les pages virtuelles de l'espace mémoire utilisable d'un processus.
1. Introduction
Pagination. La pagination est l'une des deux techniques (qui peuvent être combinée) de la mémoire virtuelle. Le principe est de diviser l'espace d'adressage
Module 8 – La mémoire virtuelle
mémoire le bit M (modified ou dirty bit) qui indique si la page a été modifiée - pour trouver l'information cherchée on concatène la partie déplacement dans la page au numéro de page physique trouvé
8 – PAGINATION MÉMOIRE
aucune page n'est chargée décrire les actions de gestion de mémoire sous la forme d'une suite composée des opérations précédentes Donner la table des pages finale 2 SEGMENTATION PAGINÉE On considère une mémoire segmentée paginée La taille des pages est de 512 mots
Gestion de la mémoire par pages
par pagination • Mémoire virtuelle divisée en zones de taille fixe appelées pages – Taille typique d ’une page: 4 Koctets – Taille mémoire virtuelle : 32 ou 64 bits d ’adresse • Mémoire physique divisée en blocs de même taille que les pages appelés les cases • Une page peut être chargée dans n’importe quelle case
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La pagination consiste à diviser l'adressage de la mémoire en deux couches : • La couche logicielle utilise un espace d'adressage plus grand que la mémoire physique effectivement disponible (l'espace des adresses linéaires autrement appelé mémoire virtuelle ou mémoire linéaire) Par exemple l'allocateur de mémoire
Quelle est la différence entre la pagination et la segmentation à la mémoire virtuelle ?
De la pagination et segmentation à la mémoire virtuelle Un processus est constitué de morceaux (pages ou segments) ne nécessitant pas d’occuper une région contiguë de la mémoire principale Références à la mémoire sont converties en adresses physiques au moment de l’exécution
Qu'est-ce que la pagination de mémoire ?
Pouvant être définie comme l’action qui consiste à numéroter chaque page du rapport de stage, les unes après les autres, la pagination de mémoire facilite le repérage d’une partie, d’un chapitre, d’un titre ou d’un paragraphe contenus dans le rapport de stage proprement dit, qui est un document hiérarchisé.
Comment fonctionne la mémoire virtuelle?
L’implantation de la mémoire virtuelle gère automatiquement deux niveaux de hiérarchie de mémoire, la mémoire physique (RAM) et la mémoire secondaire (le disque).
Où se trouve la pagination ?
La pagination est indiquée en haut de la page à droite. Le chiffre se place seul, sans point, ni tiret, ni parenthèses. La première page de l'introduction constitue la page 1, mais sa pagination est invisible. Le développement, la conclusion, la bibliographie et les annexes sont paginés et visibles.
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 271 271 Pagination (1/3) : la mémoire •Lamémoireestuneress ourcedetaill efinie,le système d'exploitationvaendonner unereprésentation"logique»,lavirtualiser,pourqu'elleapparaissecommeuneressourcedisponiblesanslimitation.•Lapremièreétapedecettevirtualisationestlapagination:Lamémoireestdiviséeensous-ensemblesdemêmetaille ,appeléspage phy ique (frameenanglais)•Dansunespacemémoirepaginé,lesadressessontstructuréesenpaires:adresseenmémoirephysique(adressephysique):(NPPHI,DEP)oùNPPHIestlenumérodepage(frame)etDEPledéplacement,enoctets,danscettepage.Parexempl e,silataille despagesest de1Ko(1024octets):adressephysique2026=(1,1002)
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 272 272 Pagination (2/3) : les processus •L'espacemémoireallouéauxprocessusestluiaussidiviséenpages,appeléespage logique (pageenanglais),numérotéesde0àNprocpourchaqueprocessus.•Parexemple,soittroisprocessusPi,PjetPk,etdespagesde1Ko:ProcessusPiPjPkEspaced'adressagenécessaire(enKilooctets)835•Représentationdel'espaced'adressagedecestroisprocessus:•Danschaqueprocessus,lesadressessontstructuréesenpaires:adresseenmémoireprogramme(adresselogique):(NPL,DEP)oùNPLestlenumérodepagelogiqueetDEPledéplacementdanslapage,enoctets,danslapage.
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 273 273 Pagination (3/3) : allocation des pages •Danscetexemple,latailledespagesphysiquesestde1Ko(1024octets),lespagesphysiqueslibressontreprésentéesengrisé.•Onconstatequeleplusgrandbloclibrefait2Ko(pagephysiques16et 17contiguës) .En allocationcontiguë,sionv oulaitmaintenantchargerenmémoirelesprocessusPj(3Ko)ouPk(5Ko)ilfaudraitfairedugarbagecollecting.•Lapaginationvalevercettecontraintedecontiguïté:Dansunespac epaginé ,auxalgorithmesdeplacementsesubstituentdesalgorithmesd eremplacement:lespageslogiquessontchargéesaufuretàmesuredesbesoinssurlespagesphysiqueslibres,mêmesicesdernièresnesontpascontigües.
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 274 274 La table de pages (1/3) : rôle •CommentretrouveruneinformationsetrouvantdansunepagelogiquenumérotéeNPLquiaétéchargéesurunepagephysiqueNPPHI?•Onutiliseunetable,appeléetabledepage .Ilyaunetabledepagesparprocessus.•SoitTPcettetable,àchaquechargementd'unepagelogiqueNPLsurunepagephysiqueNPPHI,onfait:TP[NPL]=NPPHIOnaura doncpour leprocessusPKprécédent:
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 275 275 La table de pages (2/3) : exemple Soitlavariableiquiauneadresseenmémoireprogramme(adresselogique)1028:ondit qu' elleestdansl'espaced'adressagedePK.Onvoi tbienquel'exécutionde i=4neprovoquepasd'écrituredelavaleur4àl'adressephysique1028,c'est-à-diredanslapagephysique1enmémoire;eneffet,1028esticiuneadresseenmémoireprogramme(adresselogique).Enréalité, lapage logique1deP Kestchargéesurl apagephysique23!L'adressephysiqueseradon cdifférentedel'adresselogique.
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 276 276 La table de pages (3/3) : exemple •L'utilisationdelatabledepagepermetlatraductiondesadresseslogiquesenadressesphysiques:•Remarque:chaqueprocessusvoitsonpropreespaced'adressagenumérotéàpartirde0,maischaqueespaceestappliquésurunespacephysiquedifférent->i olationetprotectionauniveaudelapage(cf.Android,...)
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 277 277 Adresses virtuelles (1/4) •Lapagina tionpermetlavirtuali ationdel' espaced'adressage:1. ellepermetde chargeruneapplicationde façonnoncontigüeenmémoire,2. mais,deplus,elleautorisel'exécutiond'uneapplicationmême ilatailledel'e pacedi ponibleenmémoirephy iquee tinféri eureàcellerequi eparl'application.3. onnecha rgeenmémo irephysiquequ'uns ous-ensembledespageslogiquesdel'application,lerestedespa geslogiquespeuventêtre écritessur unautresupportcommeundisqued ur.Latable depage sindiquel'emplacementexact:c'estàdiresiunepageestenmémoirephysiqueousurunautresupportdisque.
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 278 278 Adresses virtuelles (2/4) •Exempledescénario:§ soitunprocessusPk(7Ko),unemémoireàpagesphysiquesde1Koetundisquedontlesblocsfont1Ko.Pkoccupe7blocssurledisque:n1àn7.§ Ilreste5pagesphysiquesdisponiblesenmémoire:5,11,16,20et23.§ Enco ursd'exécutionde Pk,laconfigurationpeutêtrelasuivante:•Onremarquequ'unélémentaétéajoutédanslesentréesdelatabledepagesquiperme tdedéterminerl'emplacementd'unepagelogique:un indicateur devalidité(1:pa geenmémoire,d oncl'entréedonneunnumé rodepagephysi que,0:nu mérodeblocdisqueoùsetrouvelapage)
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 279 279 Adresses virtuelles (3/4) : bilan •Commeonvient delev oir,lamémoirerequiseparun processuspeutêtre upérieureàcelledelamémoi redi ponibleL'espaced'adressaged'u nprocessusétantpotentiellementplusgrandquel'espaced'ad ressagedela mémoirephysique,o nparledoncd'espaced'adres sagevirtueletd'adressesvirtuellespourlesprocessus.:adre evirtuelle:(Numérodepagevirtuelle,déplacementdan lapage)
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 280 280 Adresses virtuelles (4/4) : bilan •L'accèsàuneinformationenmémoiresefaitcommesuit:1. découpagedesonadressee nnuméro depagevi rtuelle(NPV)etdéplacement,2. accèsàl'entrée TP[NPL]delatab ledep agesTPduprocessus:a. indicateurdevaliditéV=1èpassagedepagelogiqueenpagephysique,accèsàl'informationpartraductiondel'adresselogiqueenadressephysique,b. indicateurdevaliditéV=0èpagesurled isque,défautdepage(pagefault)• action:re mplacerunedespagesphysique(appeléeNPR)parNPV,recopierNPRsurdisquesielleaétémodifiée,mettreàjourTP[NPL]etTP[NPR].• accèsàl'informationpartraductiond'adresse
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 281 281 Virtualisation de la mémoire : illustration •L'espaced'adressaged'unprocessusestdiviséenpagesvirtuelles:• danslaplupartdescas,seulunsous-ensembledecespagesesteffectivementenmémoire,• latabledepagesindique,pourchaquepagevirtuelleutilisée,sielleest,ounon,présenteenmémoire•Surcetexemple,seules3pagesparmi6sontprésentesenmémoire.
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 282 282 Pagination et mémoire virtuelle •SoitMlatailledelamémoiredisponiblesurlamachine.SoitTlatailledel'application:• SiT
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 283 283 Mémoire virtuelle : Point de vue utilisateur •Lamémoirevirtuellepermetd'exécuter:• simultanémentplusieursprocessusdontlasommedesespacesd'adressageestsupérieureàlatailledelamémoirephysiques• uneapplicationdontlatailleestsupérieureàlatailledelamémoirephysique,•Latailled'uneapplicationestdonclimitéeparcelled'uneadresse:• nbitsd'adresses->232octetsd'espaced'adressage• enpratiqueunparamètresystèmelimitecettetaille
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 284 284 Passage de l'adresse virtuelle à l'adresse physique : - l'adresse d'une information est divisée en deux champs : numéro de page virtuelle et déplacement dans cette page (ici appelés p et w) - le contenu de l'entrée p de la table de pages (appelée TP) donne le numéro de page physique p' où est chargée p. Dans cette entrée, c'est à dire dans TP[p] figurent également les droits d'accès à la page en lecture, écriture et destruction, ainsi que des indications nécessaires à la pagination. Ces indications sont données par des bits, citons le bi t V (valid) qu i indique si p' est bien un numéro d e page en mémoire, le bit M (modified ou dirty bit) qui indique si la page a été modifiée. - pour trouver l'information cherchée on concatène la partie déplacement dans la page au numéro de page physique trouvé. Lorsqu'on ne trouve pas la page que l'on cherche en mémoire, on parle de défaut de page (page fault, en anglais).
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 285 285 Traduction d'une adresse virtuelle en adresse physique •Principe:•Exemple:lesadressesvirtuellesetphysiquesontsur32bits,lespagesfont1Koctets.Lapagevirtuelle4estimplantéesurlapagephysique9.Voiciles3étapesdelatraduction:
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 286 286 En allocation par partition, les stratégies sont des stratégies de placement, ici on utilise des stratégies de REMPLACEMENT, les tailles de toutes les partitions (ici des pages) étant égales. Les principales stratégies sont les suivantes : • Moins Récemment Utilisée (MRU) / Least Recently Used (LRU) : On suppose que le futur ressemblera au passé. Implique que l'on conserve une trace des dates d'accès aux pages. • Moins Fréquemmen t Utilisée (MFU) / Least Frequently Used (LFU) : On suppose que le futur ressemblera au passé. Implique que l'on conserve une trace du nombre d'accès aux pages. Problème des pages récemment chargées. • La Plus Ancienne / First In First Out (FIFO) : Implique que l'on conserve une trace de l'ordre de chargement.
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 287 287 Stratégiesderemplacement•Ce sstratégiespermettentdechoisirquellep agevirt uelledoitêtreremplacéeparlapagevirtuellecourante:-LeastRecentlyUsed (LRU),lapagelamoin srécemmentutilisée.C'estl'algorithmeleplusutilisé:leshiérarchiesdemémoiressontgéréesLRU.-LeastFrequentlyUsed (LFU),lapagel amoinsfréquemmentutilisée.-FirstInFirstOut(FIFO),laplusancienne.
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 288 288 Exemple-1: partage de code (1/5) •Contexte:• Tailledespages:1Koctets,algorithmederemplacement:LRU,• Unetabledepageparrégion(code,donnéesetpile)pourchaqueprocessus,• Ilreste6pag eslib res(P1à P6)enmémoire. Onne 'intére equ'àlage tiondelarégiondecodede proce u .
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 289 289 Exemple-1: partage de code (2/5) •Scénario:• Unprocessus,leprocessusA,exécuteunprogrammedontlatailleest3Koctets.3pagesenmémoire(P1,P2,P3)parmices6pag eslibressontutilisées pourrangerceprogramme.1. lestroispremièresentréesdelatabledepagesdeApointentdoncversP1,P2etP3.• CeprocessusAfaitappelàfork()etcréeleprocessusB:1. lestroispremièresentréesdelatabledepagesdelarégiondecodedeBp oint ent alorsverslamêmespagesmémoirequecellesutiliséesparA:P1,P2etP3(partagedecode)commeillustréci-après.
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 290 290 Exemple-1: partage de code (3/5) Etatdes tablesdepagesdesprocessusAetB:•Remarques:Cepartagedesexécutablesestmisenoeuvresystématiquement(ilestfacileàfaire:lespagesn'étantpasmodifiées,iln'yapasdeproblèmedeconcurrence):1. iln'yaqu'unseulexemplaired'unprogrammeenmémoire,l'espacequiluiestallouéestpartagépartou lesprocessusquil'utilisent2. iln'ya qu'unse ulexe mplaireenmémoired'unebibliothèquedynamique:cf .labibliot hèqued'en tréessorties(gaindeplace!)
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 291 291 Exemple-1: partage de code (4/5) •LeprocessusBfaitmaintenantappelàexec()pourchargerunfichierdontlatailleest4Koctet .C'estmaintenantquevasefairel'allocationenmémoiredespagesdecodepourleprocessusB:LestroispremièresentréesdesatabledepagessontactualiséesetpointentversP4,P5etP6,lestroisdernièrespageslibresenmémoire,Auchargementdelaquatrièmepagedufichier,ilyn'yplusdepagelibre,onappliquedoncLRUsur lest roispagesdéj àallouéese nmémoirepourleprocessusB.
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 292 292 Exemple-1: partage de code (5/5) •EtatdestablesdepagesdesprocessusAetBaprèschargementdel'exécutabletraitéparleprocessusB:•Remarques:1. L'algorithmeLRUtravaillesur lesdatesd'accè auxinformation setrouvantdanslespages,nonpassurlesdatesdechargementdespagesenmémoire,lapageLRUauraitpuêtreuneautrequelapage0.2. Lapagevirtuelleremplacéen'estrecopiéesurdisqueavantsonremplacementquesielleaétémodifiée.
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 293 293 Exemple-2: allocation d'un tableau (1/3) •Contexte:1. L'algorithmederemplacementestLRU,latailledespagesestde4Koctets,2. Onsupposequ'ilreste3pageslibresenmémoire:P10,P20etP30,3. Onnes'intéressequ'auxpagesdedonnées,4. Onneprendpasencomptelesindicesdeboucles:onsupposequ'ilssontimplantésdansdesregistres.5. LetableauTabn'estplusenmémoireavantl'exécutiondelaboucleduprogrammeci-dessous.long Tab[4096]; /* sizeof(long) = 4 octets */ ...for (i=0; i<4096; j++)Tab[i]=0;
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 294 294 Exemple-2: allocation d'un tableau (2/3) •DescriptionduchargementdutableauTabenmémoireetévolutiondelatabledepageslorsdel'exécutiondelaboucle:1. Ilfaut4pagespourimplanterletableau,eneffet:4096(212) motsde4octets=16Ko=4pages.2. Lorsdesréféren cesàTab[0], Tab[1024], Tab[2048], onchargerespectivementlespages0,1et2dutableausurlespagesphysiquesP10,P20etP30,3. LorsdelaréférenceàTab[3072],iln'yaplusdepagelibre.Lapremièrepagedutableau(rangésurlapagemémoireP10)estlapageLRU.Soncontenuestdoncrecopiéesurledisqueparcequ'elleaétémodifiée,etlapageP10estutiliséepourstockerlesvaleurssuivantesdeTab•EtatdelatabledepagesaprèschargementdudernierKodutableau:0(entréepour1/4)Numéroblocdisqueoùsetr ouvelap remièrepagedutableau.1(entréepour2/4)P202(entréepour¾)P303(entréepour4/4)P10......
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 295 295 Exemple-2: allocation d'un tableau (3/3) •Sionremplacelaboucleprécédenteparcesinstructions:for (i=0; i<4096; j++){if (i %1024 == 0) Tab[0]=0;Tab[i]=0;}•Achaquechangementdepage,onfaitaccèsàlapremièrepage.Ellen'estdoncplusLRUlorsduchargementdelaquatrièmepage.C'estladeuxièmequiestmaintenantLRU:•Etatdelatabledepagesaprèschargementcompletdutableau:0(entréepour1/4)P101(entréepour2/4)Numéroblocdisque oùsetrouve ladeuxièmepagedutableau.2(entréepour¾)P303(entréepour4/4)P10......
Ge tiondelamémoire _______________________________________ © Telecom-ParisTech BCI Informatique 296 296 Aproposdes"fautes»surlesaccèsmémoire•Défautdesegmentation(Segmentationfault):Ils'agit d'uneréférence versunead ressedontl'accèsestinterditdanslemode(lecture,écriture)demandé:• l'accèsdemandénesefaitpas.Suroccurrencedecette"faute»,les ystèmere çoituneinterruption ,qu'iltraiteenenvoyantle signalSIG SEGVauprocessus;pardéfaut,celaprovoquelaterminaisonduprocessusfautif(saufs'ilachang élecomportemen tasso ciéàSIGSEGVenutilisantlafonctionsignal).•Défautdepage(pagefault):Ils'agitd'uneréférenceàuneadressedontlemoded'accèsdemandéestautorisé,maisquisetrouvedansunepagequin'estpasprésenteenmémoire:• Ilfautallercherchercettepagesurledisque.• Unefoislapagechargéeenmémoireetfaitelamiseàjourdelatabledepage,onrecommencel'exécutiondel'instruction.
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