# # この 資 料 は 情 報 工 学 レクチャーシリーズ オペレー ティングシステム 松 尾 啓 志 著 ( 森 北 出 版 株 式 会 社 )を 用 いて 授 業 を 行 うために 名 古 屋 工 業 大 学 松 尾 啓 志 津 邑 公 暁 が 作 成 しました パワーポイント7で 最 終 版 として 保 存 しているため 変 更 はできませ んが 授 業 でお 使 いなる 場 合 は 松 尾 (matsuo@nitech.ac.jp)まで 連 絡 い ただければ 編 集 可 能 なバージョンをお 渡 しする 事 も 可 能 です # 主 記 憶 管 理 : セグメンテーション, 化 セグメンテーション # 復 習 ング 主 記 憶 の 再 配 置 システム の 上 位 ( 番 号 )を の 上 位 (フレーム 番 号 )に 変 換 することでアドレス 変 換 フラグメンテーションも 改 善 上 記 変 換 を 行 うための に 対 応 するエントリごとにフラグなどを 配 置 へのアクセス 権 などを 設 定 可 能 # 4 5 7 8 x xfff x xfff x xfff x xfff V P C フレーム 復 習 :ングの 動 作 スワップイン 物 理 空 間 x xfff x xfff x xfff x xfff x4 x4fff x5 x5fff x xfff x7 x7fff x8 x8fff x9 x9fff 4 5 7 8 9
# 復 習 ングの 改 善 法 ハッシュ 関 数 の 巨 大 さを 緩 和 空 間 に 比 例 する 大 きさが 必 要 だったのが, 空 間 に 比 例 する 大 きさまで 縮 小 連 想 レジスタ 主 記 憶 へのアクセス 回 数 の 緩 和 最 近 使 用 した 番 号 フレーム 番 号 の 変 換 結 果 をCPU 内 で 記 憶 検 索 のための 主 記 憶 アクセスを 削 減 # 今 日 の 内 容 ングの 構 成 法 多 重 レベルング (.) レベルング (.4) セグメンテーション セグメンテーション (.) 化 セグメンテーション (.) 教 科 書 とは 違 う 順 番 でやります # # 復 習 :ングの 問 題 点. 多 重 レベルング が 巨 大 ( 仮 想 記 憶 の 大 きさと 同 じエントリ 数 ) ( 同 時 実 行 プロセス 数 ) だけのエントリ 数 が 必 要 主 記 憶 を 圧 迫 前 回 はハッシュ 関 数 を 利 用 することで 改 善 空 間 に 比 例 する 大 きさが 必 要 だったのが, 空 間 に 比 例 する 大 きさまで 縮 小 さらに 改 善 したい
# 多 重 レベルング # 多 重 レベルング 4 基 底 アドレス 5 8 x x x x x4 x5 x x7 x8 x9 主 記 憶 を 多 段 に x xfff x xfff x 番 号 xfff フレーム 番 号 x xfff x4 x4fff x5 x5fff x xfff x7 x7fff x8 x8fff x9 x9fff 仮 4想 アドレス 空 5間 4 基 底 アドレス 5 8 x x x x x4 x5 x x7 x8 x9 主 記 憶 x xfff x xfff x xfff 当 面 必 要 でない x は, xfff x4 仮 想 記 憶 上 に 置 いておける 仮 4想 x4fff x5 アドレス 空 5 間 x5fff x xfff x7 x7fff x8 x8fff x9 x9fff # 多 重 レベルング # ングを 多 段 化 段 だけでなく,さらに 多 段 化 も 可 能 を 細 かく 分 割 可 能 必 要 なのみを 主 記 憶 上 に 置 くことで 主 記 憶 使 用 量 を 削 減 多 段 化 により, 主 記 憶 アクセスは 増 加 TLBにより 解 決.4 レベルング ( 連 想 写 像 方 式 )
# 連 想 写 像 方 式 # レベルングの 動 作 一 般 的 なング 主 記 憶 上 に CPU 内 のMMUが,を 用 いて アドレス 変 換 レベルング( 連 想 写 像 方 式 ) ハードウェアとしてのMMUを 持 たない 一 般 的 なを 持 たず, 連 想 メモリで 構 成 したTLBでアドレス 変 換 789 789 4 5 7 8 x xfff x xfff x xfff x xfff 物 理 空 間 7 5 フレーム V P フレーム C フレーム 5 7 x xfff x xfff x 連 想 メモリ xfff インデクスを x 持 たない 全 xfff エントリを 並 列 検 索 x4 4 x4fff x5 x5fff x xfff x7 x7fff x8 x8fff x9 x9fff 5 7 8 9 # レベルングの 特 徴 # メリット 高 クロック 実 装 が 可 能 MMU 不 要 のため,CPU 機 構 が 単 純 化 デメリット TLBヒットしなかった 場 合 のオーバヘッドが 膨 大 ソフトウェア 処 理 のため. セグメンテーション よって... 主 記 憶 使 用 量 の 少 ないプログラムには 高 速 主 記 憶 使 用 量 の 多 いプログラムには 非 常 に 低 速
# 復 習 : 理 想 的 な 論 理 アドレス 空 間 # セグメンテーション 大 きさが 無 制 限 ングで 実 現 可 能 プロセスは 主 記 憶 の 空 き 容 量 を 考 慮 する 必 要 なし プログラムの 簡 単 化,バグの 可 能 性 減 少 プロセスごとに 固 有 他 のプロセスからのアクセスに 対 し 保 護 プログラム 部,データ 部,スタック 部 など 分 離 用 途 ごとに 空 間 を 分 けることで, 自 プロセス 内 での 不 正 アクセスの 可 能 性 を 低 減 必 要 時 にはプロセス 間 で 共 有 も 可 能 並 列 動 作 するプロセス 間 で 共 有 し, 高 速 な 通 信 機 構 として 使 用 こちらも 実 現 したい (ング) 一 定 の 大 きさを 割 り 当 て 単 位 とする (セグメンテーション) プロセスに 対 し 複 数 のを 割 り 当 て 各 は 論 理 的 に 独 立 プログラム 部,データ 部 など 固 有 として 使 用 可 能 各 はその 論 理 空 間 の 大 きさを 自 由 に 増 減 可 能 # セグメンテーション # セグメンテーション プログラム プロセス データ スタック プロセス 間 共 有 も 実 現 可 プログラム データ データ スタック プロセス データ 45 4 5 7 8 x x xfff V 基 底 アドレス 長 物 理 空 間 x xfff x xfff x xfff x xfff x4 x4fff x5 x5fff x xfff x7 x7fff x8 x8fff x9 x9fff
# セグメンテーション # 利 点 プログラム 部,データ 部 など, 用 途 別 に 複 数 を プロセスに 割 り 当 て 各 セグメンテーションは 大 きさを 増 減 可 欠 点 フラグメンテーション 他 の 手 法 と 組 み 合 わせて 利 用. 化 セグメンテーション # ング v.s. セグメンテーション # 化 セグメンテーション ング 固 定 長 ブロック フラグメンテーションの 解 決 仮 想 の 対 対 応 動 的 再 配 置 による 仮 想 記 憶 の 実 現 セグメンテーション 複 数 のアドレス 空 間 用 途 別 論 理 空 間 の 実 現 アドレス 空 間 の オーバラップ 複 数 プロセスによる 空 間 の 共 有 を 実 現 ング + セグメンテーション セグメンテーションを, 複 数 のフレームにより 構 成 する ごとにを 用 意 フレーム フレーム フレーム フレーム フレーム 番 号 番 号 フレーム 番 号 フレーム 番 号 フレーム 番 号 フレーム 番 号
# 化 セグメンテーション # 化 セグメンテーションにおける 4 基 底 アドレス 長 5 8 x x x x x4 x5 x x7 x8 x9 主 記 憶 物 理 アドレス 空 間 用 番 号 フレーム 番 号 仮 4想 アドレス 空 5間 7 8 9 の 構 造 番 号 内 相 内 の オフセット 対 アドレス 番 号 相 ( 対 アドレス オフセット 内 相 対 アドレス) 番 号 ( 内 相 対 アドレス) が 単 位 で 構 成 されている セグメンテーションとングの 階 層 化 内 相 対 アドレスが, ングにおける に 相 当 の 構 造 も 二 階 層 になっていると 考 えるとわかりやすい # 化 セグメンテーションの 利 点 フラグメンテーションの 回 避 主 記 憶 割 り 当 ては 基 本 的 に 単 位 複 数 各 は 大 きさ 増 減 可 能 複 数 使 用 により, 用 途 別 に 使 い 分 け 可 能 プロセス 間 共 有 セグメンテーションとほぼ 同 様 に 共 有 可 能 の 分 散 が 複 数 に 分 割 されるので, 多 重 レベルング 同 様,その 一 部 を 仮 想 記 憶 に 追 い 出 すことで 主 記 憶 使 用 量 削 減 # 今 日 のまとめ 多 重 レベルング 従 来 のングにおける, の 番 号 部 を 複 数 に 分 割 それぞれを 番 号 とし 階 層 化 したを 検 索 の 分 割 により,による 主 記 憶 使 用 量 を 削 減 ( 残 りは 仮 想 記 憶 へ) レベルング( 連 想 写 像 方 式 ) MMUを 持 たず,CPUの 構 成 を 単 純 化 ( 高 速 化 ) 連 想 記 憶 ( 検 索 のためのインデクスを 持 たない)で TLBを 構 成
# 今 日 のまとめ セグメンテーション : 仮 想 記 憶 と 物 理 記 憶 を 対 応 させる 可 変 長 な 単 位 プロセスあたり 複 数 のを 許 す 間 のオーバラップ( 共 有 )を 許 す 化 セグメンテーション ングとセグメンテーションの 利 点 を 融 合 セグメンテーションの 利 点 を 生 かしつつ フラグメンテーションを 回 避 の 分 割 により, 多 重 ング 同 様 主 記 憶 使 用 量 の 削 減