Пейджинг в Operating System (OS): какво е, предимства, пример
Натаниел Брукс
⚡ Умно обобщение
Пейджингът е техника за управление на паметта, която съхранява процесите в страници с фиксиран размер и ги зарежда в еднакво големи кадри от физическа памет, позволявайки на операционната система да използва несвързана памет, да избягва външна фрагментация и да осъществява достъп до данни по-бързо.
Какво е пейджинг в OS?
пейджинг е механизъм за съхранение, който позволява на операционната система да извлича процеси от вторично хранилище в основната памет под формата на страници. При метода на пейджинг, основната памет се разделя на малки блокове физическа памет с фиксиран размер, които се наричат рамки (frames). Размерът на рамката се запазва същият като този на страницата, за да се постигне максимално използване на основната памет и да се избегне външна фрагментация. Пейджингът се използва за по-бърз достъп до данни и е логическа концепция.
Пример за страниране в OS
За да разберем как страниците се съпоставят с рамки, разгледайте един прост пример. Ако размерът на основната памет е 16 KB, а размерът на рамката е 1 KB, тогава основната памет е разделена на колекция от 16 рамки по 1 KB всяка.
В системата има 4 отделни процеса, а именно A1, A2, A3 и A4, всеки от които е по 4 KB. Тук всички процеси са разделени на страници от по 1 KB, така че операционната система да може да съхранява по една страница в един кадър.
В началото на процеса всички рамки остават празни, така че всички страници на процесите се съхраняват последователно.
В този пример можете да видите, че A2 и A4 преминават в състояние на изчакване след известно време. Следователно, осем кадъра се изпразват и в тези празни блокове могат да бъдат заредени други страници. Процесът A5, с размер 8 страници (8 KB), чака в опашката за готовност.
Сега в паметта има осем несвързани кадъра, а пейджингът предлага гъвкавостта да съхранява процеса на различни места. Това позволява на операционната система да зарежда страниците на процес A5 вместо A2 и A4.
Какво е пейджинг защита?
Процесът на пейджинг е защитен чрез вмъкване на допълнителен бит, наречен бит за валидност/невалидност. Защитата на паметта при пейджинг се постига чрез асоцииране на защитни битове с всяка страница. Тези битове са свързани с всеки запис в таблицата на страниците и определят разрешената защита на съответната страница.
Предимства на пейджинг
Ето предимствата на използването на метода на пейджинг:
- Той е лесен за използване управление на паметта алгоритъм.
- Няма нужда от външна фрагментация.
- размянаping е лесно между страници с еднакъв размер и рамки на страници.
Недостатъци на пейджинг
Ето недостатъците и минусите на пейджинга:
- Това може да причини вътрешна фрагментация.
- Таблиците на страниците консумират допълнителна памет.
- Странирането на много нива може да доведе до излишни препратки към паметта.
Какво е сегментиране?
Сегментирането работи почти подобно на странирането. Единствената разлика между двете е, че сегментите са с променлива дължина, докато при метода на страниране страниците винаги са с фиксиран размер.
Програмният сегмент включва основната функция на програмата, структурите от данни, помощните функции и т.н. ОС поддържа таблица с карти на сегменти за всички процеси. Тя включва и списък със свободни блокове памет, заедно с техния размер, номера на сегменти и местоположения в паметта в основната памет или виртуална памет.
Предимства на сегментирането
Ето предимствата и ползите от сегментирането:
- Той предлага защита в рамките на сегментите.
- Можете да постигнете споделяне, като сегментите препращат към множество процеси.
- Това не причинява вътрешна фрагментация.
- Сегментните таблици използват по-малко памет от пейджинга.
Недостатъци на сегментирането
Ето недостатъците и недостатъците на сегментирането:
- При метода на сегментиране, процесите се зареждат и премахват от основната памет. Следователно, свободното пространство в паметта се разделя на малки части, което може да създаде проблем с външна фрагментация.
- Това е скъп алгоритъм за управление на паметта.
