Hårdvarustöd för efterfrågan på Sökning
Efterfrågan på sökning, en virtuell minnesteknik, förlitar sig på flera hårdvarufunktioner för att fungera effektivt. Dessa funktioner hjälper till att hantera flödet av data mellan huvudminnet och sekundär lagring, vilket säkerställer en sömlös användarupplevelse samtidigt som minnekomhead minimeras.
Här är en uppdelning av det väsentliga hårdvarustödet för efterfrågan på väg:
1. Memory Management Unit (MMU):
* Adressöversättning: MMU är den kärnkomponent som är ansvarig för att översätta virtuella adresser som genereras av CPU till fysiska adresser i huvudminnet. Denna översättning är avgörande för efterfrågan på efterfrågan, eftersom det gör det möjligt för systemet att komma åt sidor på begäran utan att kräva att alla sidor är i minnet samtidigt.
* Sidtabellhantering: MMU hanterar också sidtabellen, en datastruktur som kartlägger virtuella sidor till fysiska ramar i minnet. Denna tabell uppdateras dynamiskt när sidorna laddas och byts ut.
* Sidfelhantering: När ett sidfel inträffar (försök att komma åt en sida som inte för närvarande är i minnet) signalerar MMU till operativsystemet och utlöser en sidfelhanterare rutin.
2. Sekundär lagring:
* Snabb åtkomst: Sekundär lagring (vanligtvis hårddiskar eller SSD) används för att lagra de sidor som för närvarande inte är i huvudminnet. För effektiv efterfrågan på efterfrågan måste den sekundära lagringen kunna snabbt hämta de sidor som krävs.
* Stor kapacitet: Sekundär lagring måste ha tillräcklig kapacitet för att lagra alla sidor i det virtuella adressutrymmet.
3. Hårdvarustöd för sidbytesalgoritmer:
* Sidtabellposter: Sidtabellposter måste innehålla information som sidans fysiska adress, närvarobit (som indikerar om sidan för närvarande är i minnet) och modifieringsbit (för att spåra ändringar som gjorts på sidan).
* Hårdvarorräknare: Vissa arkitekturer inkluderar hårdvaruräknare för att spåra åtkomstfrekvens eller andra mätvärden som används av sidbytesalgoritmer (t.ex. LRU, FIFO). Denna information hjälper till att optimera besluten om ersättningar av sidor.
4. Minneskyddsmekanismer:
* Sidtabellåtkomstkontroll: MMU bör stödja sidtabellåtkomstkontrollmekanismer för att förhindra att processer får åtkomst till obehöriga sidor. Detta säkerställer minnesförsäkring och dataintegritet.
* Hårdvaruskyddsmekanismer: Hårdvaruskyddsmekanismer som minnessegmentering och sökning är viktiga för att förhindra att program får åtkomst till minnesområden utanför deras tilldelade virtuella adressutrymme.
5. Avbrottsmekanism:
* Sidfelavbrott: Systemet förlitar sig på avbrott till signalsidesfel. Denna avbrottsmekanism gör det möjligt för operativsystemet att vidta nödvändiga åtgärder som att hämta den saknade sidan från sekundär lagring och uppdatera sidtabellen.
6. Klockmekanism:
* timing: Vissa sidersättningsalgoritmer, som åldrande, använder en klockmekanism för att spåra åtkomsttider. Denna information hjälper till att identifiera mindre ofta åtkomna sidor, vilket gör dem mer troliga kandidater för utbyte.
Exempel:
Tänk på ett enkelt exempel på ett system som kör ett program med ett virtuellt adressutrymme på 4 GB. Huvudminnet har bara 1 GB, och resten av programmet finns på hårddisken.
1. När CPU försöker komma åt en sida som inte är i minnet inträffar ett sidfel.
2. MMU utlöser ett avbrott och signalerar operativsystemet för att hantera sidfelet.
3. Operativsystemet lokaliserar den saknade sidan på hårddisken.
4. Operativsystemet väljer en sida i minnet som ska ersättas (med en sidbytesalgoritm) och skriver den till hårddisken.
5. Den saknade sidan är laddad från hårddisken in i det frigjorda minnesplatsen.
6. Sidtabellen uppdateras för att återspegla den nya minneskartläggningen.
7. CPU:s återupptar exekvering och kan nu komma åt den tidigare saknade sidan.
Sammanfattningsvis:
Efterfrågan på efterfrågan förlitar sig på en kombination av hårdvaru- och mjukvarukomponenter för att hantera virtuellt minne effektivt. MMU, sekundär lagring, sidtabell och andra hårdvarustödfunktioner spelar avgörande roller för att möjliggöra den sömlösa driften av efterfrågan, vilket möjliggör effektiv minneshantering och effektivt resursanvändning.
