Paging in Operating System (OS): Co je, Výhody, Příklad
Nathaniel Brooks
Co je stránkování v OS?
Stránkování je úložný mechanismus, který umožňuje OS získávat procesy ze sekundárního úložiště do hlavní paměti ve formě stránek. Při metodě stránkování je hlavní paměť rozdělena na malé bloky fyzické paměti s pevnou velikostí, které se nazývají rámce. Velikost rámce by měla být stejná jako velikost stránky, aby bylo maximální využití hlavní paměti a aby se zabránilo externí fragmentaci. Pro rychlejší přístup k datům se používá stránkování a je to logický koncept.
Příklad stránkování v OS
Pokud je například velikost hlavní paměti 16 KB a velikost rámce je 1 KB. Zde bude hlavní paměť rozdělena na kolekci 16 snímků po 1 KB.
V systému jsou 4 samostatné procesy, které jsou A1, A2, A3 a A4, každý o velikosti 4 kB. Zde jsou všechny procesy rozděleny do stránek o velikosti 1 KB, takže operační systém může uložit jednu stránku do jednoho rámce.
Na začátku procesu zůstanou všechny rámce prázdné, takže všechny stránky procesů budou uloženy souvisle.
V tomto příkladu můžete vidět, že A2 a A4 jsou po nějaké době přesunuty do stavu čekání. Osm snímků se tedy vyprázdní, a tak lze do těchto prázdných bloků načíst další stránky. Proces A5 o velikosti 8 stran (8 KB) čeká ve frontě.
V tomto příkladu můžete vidět, že v paměti je k dispozici osm nesouvislých rámců a stránkování nabízí flexibilitu ukládání procesu na různá místa. To nám umožňuje načíst stránky procesu A5 namísto A2 a A4.
Co je ochrana proti stránkování?
Proces stránkování by měl být chráněn pomocí konceptu vložení dalšího bitu nazvaného Valid/Invalid bit. Stránkování Ochrana paměti při stránkování je dosaženo přiřazením bitů ochrany ke každé stránce. Tyto bity jsou spojeny s každým záznamem tabulky stránek a určují ochranu na odpovídající stránce.
Výhody stránkování
Zde jsou výhody použití metody stránkování:
- Snadné použití správy paměti algoritmus
- Není potřeba externí fragmentace
- Přepínání mezi stránkami stejné velikosti a rámečky stránek je snadné.
Nevýhody stránkování
Zde jsou nevýhody / nevýhody stránkování:
- Může způsobit vnitřní fragmentaci
- Tabulky stránek spotřebovávají další paměť.
- Víceúrovňové stránkování může vést k režii odkazu na paměť.
Co je segmentace?
Metoda segmentace funguje téměř podobně jako stránkování, rozdíl mezi nimi je pouze v tom, že segmenty mají proměnnou délku, zatímco u metody stránkování mají stránky vždy pevnou velikost.
Segment programu zahrnuje hlavní funkci programu, datové struktury, pomocné funkce atd. OS udržuje tabulku mapy segmentů pro všechny procesy. Obsahuje také seznam volných paměťových bloků spolu s jejich velikostí, čísly segmentů a paměťovými místy v hlavní paměti resp. virtuální paměť.
Výhody segmentace
Zde jsou výhody/výhody segmentace
- Nabídka ochrany v rámci segmentů
- Sdílení můžete dosáhnout segmenty odkazujícími na více procesů.
- Nenabízí vnitřní fragmentaci
- Tabulky segmentů využívají méně paměti než stránkování
Nevýhody segmentace
Zde jsou nevýhody/nevýhody Segmentace
- Při metodě segmentace se procesy načítají/odebírají z hlavní paměti. Volný paměťový prostor je proto rozdělen na malé kousky, což může způsobit problém vnější fragmentace
- Nákladný algoritmus správy paměti
Shrnutí
- Stránkování je mechanismus ukládání, který umožňuje OS načíst procesy ze sekundárního úložiště do hlavní paměti ve formě stránek.
- Proces stránkování by měl být chráněn pomocí konceptu vložení dalšího bitu nazvaného Valid/Invalid bit.
- Největší výhodou stránkování je snadné použití algoritmu správy paměti
- Stránkování může způsobit vnitřní fragmentaci
- Metoda segmentace funguje téměř podobně jako stránkování, rozdíl mezi nimi je pouze v tom, že segmenty mají proměnnou délku, zatímco u metody stránkování mají stránky vždy pevnou velikost.
- Sdílení můžete dosáhnout segmenty odkazujícími na více procesů.
- Segmentace je nákladný algoritmus správy paměti
