E Speicherverwaltung. 1 Speichervergabe. E Speicherverwaltung. 1.1 Problemstellung (2) 1.1 Problemstellung. Verfügbarer Speicher.

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1 Speichervergabe. Problemstellung Verfügbarer Speicher Speicherverwaltung ROM xffffffff in-/ausgabegeräte RAM verfügbarer verfügbarer Adressraum (hier mit Bit breiten Adressen) 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. Speicherverwaltung. Problemstellung () Betriebsmittel (Memory) externe Schnittstellen (Interfaces) Prozessor (CPU, Central Processing Unit) in-, Ausgabegeräte/ Periphere Geräte (I/O Devices) Hintergrundspeicher (Secondary Storage) Belegung des verfügbaren s durch Benutzerprogramme Programmbefehle (Code, Binary) Programmdaten Betriebssystem Betriebssystemcode Puffer Systemvariablen Zuteilung des Speichers nötig 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors.

2 . Statische Speicherzuteilung. Freispeicherverwaltung Feste Bereiche für Betriebssystem und Benutzerprogramm Probleme: Begrenzung anderer Ressourcen (z.b. Bandbreite bei in-/ausgabe wg. zu kleiner Systempuffer) Ungenutzter Speicher des Betriebssystems kann von Anwendungsprogramm nicht genutzt werden und umgekehrt Freie (evtl. auch belegte) Segmente des Speichers müssen repräsentiert werden Bitlisten 8 A B C D Speicher Dynamische Speicherzuteilung einsetzen Bitliste markiert belegte Speichereinheiten Speichereinheiten gleicher Größe (z.b. Byte, Byte, Byte) 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 7. Dynamische Speicherzuteilung. Freispeicherverwaltung () Segmente Verkettete Liste zusammenhängender Speicherbereich (Bereich mit aufeinanderfolgenden Adressen) Allokation (Anforderung) und Freigabe von Segmenten 8 A B C D Speicher in Anwendungsprogramm besitzt üblicherweise folgende Segmente (siehe auch D..): B 5 F 5 B 8 Codesegment Datensegment Stacksegment (für Verwaltungsinformationen, z.b. bei Funktionsaufrufen) Suche nach geeigneten Speicherbereichen zur Zuteilung Speicherzuteilungsstrategien nötig B F 8 B belegt/frei Anfang Länge Repräsentation auch von freien Segmenten 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 8

3 . Freispeicherverwaltung (). Vergabestrategien Verkettete Liste in dem freien Speicher First Fit - die erste passende Lücke wird gesucht 8 A B C D Speicher Lücken sind sortiert nach aufsteigenden Speicheradressen Rotating First Fit / Next Fit wie First Fit aber Start bei der zuletzt zugewiesenen Lücke Länge Best Fit - die kleinste passende Lücke wird gesucht Lücken sind sortiert nach aufsteigender Größe Mindestlückengröße muss garantiert werden Zur ffizienzsteigerung eventuell Rückwärtsverkettung nötig Repräsentation letztlich auch von der Vergabestrategie abhängig Worst Fit - die größte passende Lücke wird gesucht Lücken sind sortiert nach absteigender Größe Probleme: Speicherverschnitt (externe/interne Fragmentierung) zu kleine Lücken (Kompaktifizierung, Relokation) 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors..5 Speicherfreigabe.7 Buddy Systeme Verschmelzung von Lücken 8 A B C nach Freigabe von B: 8 A C 9 D D Speicher Speicher inteilung in dynamische Bereiche der Größe n Anfrage A Anfrage 5 A B 5 5 Anfrage 8 A B C 8 5 Freigabe A 8 B C 8 5 Anfrage 8 B D C 8 5 Freigabe B 8 D C 8 5 Freigabe D 5 C 8 5 Freigabe C der kleinste passende Buddy wird gesucht (effizientes Verfahren) 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors.

4 .8 insatz der Verfahren. Problemstellung () insatz im Betriebssystem Verwaltung des Systemspeichers Zuteilung von Speicher an Prozesse und Betriebssystem insatz innerhalb eines Prozesses Verwaltung des Haldenspeichers (Heap) erlaubt dynamische Allokation von Speicherbereichen durch den Prozess (malloc und free) insatz für Bereiche des Sekundärspeichers Verwaltung bestimmter Abschnitte des Sekundärspeichers z.b. Speicherbereich für Prozessauslagerungen (Swap space) Mehrere Prozesse benötigen Prozesse liegen an verschiedenen Stellen im. Speicher reicht eventuell nicht für alle Prozesse. Schutzbedürfnis des Betriebssystems und der Prozesse untereinander P zwei Prozesse und deren Codesegmente im Speicher P Relokation von Programmbefehlen (Binaries) in- und Auslagern von Prozessen Hardwareunterstützung 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. Mehrprogrammbetrieb. Relokation. Problemstellung Mehrere Prozesse laufen gleichzeitig Wartezeiten von in-/ausgabeoperationen ausnutzen CPU Auslastung verbessern CPU-Nutzung in Prozent, abhängig von der Anzahl der Prozesse % 8 5% 8% /A Wartezeit Anzahl der gleichzeitig bearbeiteten Programme Festlegung absoluter Speicheradressen in den Programmbefehlen z.b. ein Sprungbefehl in ein Unterprogramm oder ein Ladebefehl für eine Variable aus dem Datensegment Absolutes Binden (Compile Time) Adressen stehen fest Programm kann nur an bestimmter Speicherstelle korrekt ablaufen Statisches Binden (Load Time) Beim Laden (Starten) des Programms werden die absoluten Adressen angepasst (reloziert) Relokationsinformation nötig, die vom Compiler oder Assembler geliefert wird , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 5

5 . Relokation () Übersetzungsvorgang (rzeugung der Relokationsinformation) test.c test.s test.o C-Programm Assembler Bindemodul int main() { exit(); } main: pushl %ebp movl %esp,%ebp pushl $ call exit addl $,%esp movl %ebp,%esp popl %ebp ret rzeugung beim Übersetzungsvorgang A 5 8 a 8C d 89C f 5D C main: : exit ADDR. Relokation () Relokationsinformation im Bindemodul erlaubt das Binden von Modulen in beliebige Programme Relokationsinformation im Lademodul erlaubt das Laden des Programms an beliebige Speicherstellen absolute Adressen werden erst beim Laden generiert Alternative Programm benutzt keine absoluten Adressen und kann daher immer an beliebige Speicherstellen geladen werden ersetze Adresse von exit 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 8. Relokation (). in-, Auslagerung (Swapping) Binde- und Ladevorgang test.o Bindemodul A 5 8 a 8C d 89C f 5D C main: test Lademodul A 5 88 a 8C d 89C f 5D C Prozess Speicherabbild A 5 88 a 8C d 89C f 5D C Segmente eines Prozesses werden auf Hintergrundspeicher ausgelagert und im freigegeben z.b. zur Überbrückung von Wartezeiten bei /A oder Round-Robin Schedulingstrategie inlagern der Segmente in den am nde der Wartezeit P P P P Hintergrundspeicher : exit ADDR : ADDR TXT Aus-, inlagerzeit ist hoch ersetze Adresse von exit ersetze Adresse relativ zum Befehlssegment Adresse ist nun absolut Befehlssegment: Latenzzeit der Festplatte Übertragunszeit 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 9

6 . in-, Auslagerung () Prozess ist statisch gebunden kann nur an gleiche Stelle im wieder eingelagert werden Kollisionen mit eventuell neu im befindlichen Segmenten Mögliche Lösung: Partitionierung des s. Segmentierung () Realisierung mit Übersetzungstabelle Segmenttabellenbasisregister a logische Adresse Partition Partition Partition In jeder Partition läuft nur ein Prozess inlagerung erfolgt wieder in die gleiche Partition Speicher kann nicht optimal genutzt werden Segmenttabelle Startadr. Länge ffe f fff ja BS Betriebssystem Unterbrechung ffe a physikalische Adresse 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors.. Segmentierung. Segmentierung () Hardwareunterstützung: Umsetzung logischer in physikalische Adressen Prozesse erhalten einen logischen Adressraum logischer Adressraum xfffff x5 x physikalischer Adressraum ROM RAM x5ffff x5 xfffff x Das Segment des logischen Adressraums kann an jeder beliebige Stelle im physikalischen Adressraum liegen. Hardware wird MMU (Memory Management Unit) genannt Schutz vor Segmentübertretung Unterbrechung zeigt Speicherverletzung an Programme und Betriebssystem voreinander geschützt Prozessumschaltung durch Austausch der Segmentbasis jeder Prozess hat eigene Übersetzungstabelle in- und Auslagerung vereinfacht nach inlagerung an beliebige Stelle muss lediglich die Übersetzungstabelle angepasst werden Gemeinsame Segmente möglich Befehlssegmente Datensegmente (Shared Memory) 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors.

7 . Segmentierung () Zugriffsschutz einfach integrierbar z.b. Rechte zum Lesen, Schreiben und Ausführen von Befehlen, die von der MMU geprüft werden Fragmentierung des Speichers durch häufiges in- und Auslagern es entstehen kleine, nicht nutzbare Lücken Kompaktifizieren Segmente werden verschoben, um Lücken zu schließen; Segmenttabelle wird jeweils angepasst Seitenadressierung (Paging) inteilung des logischen Adressraums in gleichgroße Seiten, die an beliebigen Stellen im physikalischen Adressraum liegen können Lösung des Fragmentierungsproblem keine Kompaktifizierung mehr nötig Vereinfacht Speicherbelegung und in-, Auslagerungen logischer Adressraum physikalischer Adressraum ROM Kacheln (Frames) lange /A Zeiten für in- und Auslagerung nicht alle Teile eines Segments werden gleich häufig genutzt Seiten (Pages) RAM 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors..5 Kompaktifizieren. MMU mit Seiten-Kacheltabelle Verschieben von Segmenten rzeugen von weniger aber größeren Lücken Verringern des Verschnitts aufwendige Operation, abhängig von der Größe der verschobenen Segmente Ausgangslage 7k verschoben k verschoben k 7k k k 8k k P k P k P k k 7k k k P P P k k k 8k k P k P P Tabelle setzt Seiten in Kacheln um SKT Basisregister Seiten-Kacheltabelle Startadr. 5 ffe fxxx a logische Adresse ffef a physikalische Adresse 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 7

8 . MMU mit Seiten-Kacheltabelle (). Segmentierung und Seitenadressierung () Seitenadressierung erzeugt internen Verschnitt letzte Seite eventuell nicht vollständig genutzt Seitengröße kleine Seiten verringern internen Verschnitt, vergrößern aber die Seiten- Kacheltabelle (und umgekehrt) übliche Größen: 5 Bytes 89 Bytes noch mehr implizite Speicherzugriffe große Tabellen im Speicher Mehrstufige Seitenadressierung mit in- und Auslagerung große Tabelle, die im Speicher gehalten werden muss viele implizite Speicherzugriffe nötig nur ein Segment pro Kontext Kombination mit Segmentierung 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors.. Segmentierung und Seitenadressierung. in- und Auslagerung von Seiten Segmentregister logische Adresse a s ist nicht nötig ein gesamtes Segment aus- bzw. einzulagern Seiten können einzeln ein- und ausgelagert werden Segmenttabelle SKT Zeiger Seitenzahl f Unterbrechung ja Seiten-Kacheltabelle Startadr. 5 physikalische Adresse ffe fxxx ffef a Hardware-Unterstützung Seiten-Kacheltabelle Startadr. Präsenzbit ffe fxxx X Ist das Präsenzbit gesetzt, bleibt alles wie bisher. Ist das Präsenzbit gelöscht, wird eine Unterbrechung ausgelöst (Page fault). Die Unterbrechungsbehandlung kann nun für das Laden der Seite vom Hintergrundspeicher sorgen und den Speicherzugriff danach wiederholen (benötigt HW Support in der CPU). 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors.

9 . Mehrstufige Seitenadressierung.5 Translation Look-Aside Buffer Beispiel: zweifach indirekte Seitenadressierung logische Adresse a Schneller Registersatz wird konsultiert bevor auf die SKT zugegriffen wird: SKT Basisregister logische a Adresse Seiten-Kacheltabelle Startadr. 5 ffe fxxx Translation Look-Aside Buffer (TLB) ffe a f 8 ffe bfff f ffe f 5 ffef a physikalische Adresse 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors.. Mehrstufige Seitenadressierung.5 Translation Look-Aside Buffer () Beispiel: zweifach indirekte Seitenadressierung logische Adresse a Schneller Zugriff auf Seitenabbildung, falls Information im vollassoziativen Speicher des TLB keine impliziten Speicherzugriffe nötig Bei Kontextwechseln muss TLB gelöscht werden (Flush) Bei Zugriffen auf eine nicht im TLB enthaltene Seite wird die entsprechende Zugriffsinformation in den TLB eingetragen in alter intrag muss zur rsetzung ausgesucht werden TLB Größe Präsenzbit auch für jeden intrag in den höheren Stufen Tabellen werden aus- und einlagerbar Noch mehr implizite Speicherzugriffe Pentium: Daten TLB =, Code TLB =, Seitengröße K Sparc V9: Daten TLB =, Code TLB =, Seitengröße 8K Größere TLBs bei den üblichen Taktraten zur Zeit nicht möglich 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors.

10 . Invertierte Seiten-Kacheltabelle Zum Umsetzen der Adressen nur Abbildung der belegten Kacheln nötig eine Tabelle, die zu jeder Kachel die Seitenabbildung hält Fallstudie: Pentium Physikalische Adresse bit breit Pid logische Adresse 5 a Suche 5 Kachel- Seitentabelle ffe f a physikalische Adresse Segmente CS Codesegment: enthält Instruktionen DS Datensegment SS Stacksegment S, FS, GS zusätzliche Segmente Befehle beziehen sich auf eines oder mehrere der Segmente Segmentadressierung Segmentselektor zur Auswahl eines Segments: bit bezeichnen das Segment 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 7. Invertierte Seiten-Kacheltabelle (). Real Mode Adressierung Vorteile wenig Platz zur Speicherung der Abbildung notwendig Tabelle kann immer im gehalten werden Nachteile prozesslokale SKT zusätzlich nötig für Seiten, die ausgelagert sind diese können aber ausgelagert werden Suche in der KST ist aufwendig insatz von Assoziativspeichern und Hashfunktionen.7 Systemaufruf rmitteln der Seitengröße des Betriebssystems int getpagesize(void); Adressgenerierung im Real Mode bit breiter Segmentselektor wird als bit breite Adresse interpretiert und auf die logische Adresse addiert Segmentselektor logische Adresse physikalische Adresse 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 8

11 . Protected Mode Adressierung. Adressberechnung bei Segmentierung Vier Betriebsmodi (Stufen von Privilegien) Stufe : höchste Privilegien (privilegierte Befehle, etc.): BS Kern Stufe : BS Treiber Stufe : BS rweiterungen Stufe : Benutzerprogramme Speicherverwaltung kann nur in Stufe konfiguriert werden Segmentselektoren enthalten Privlegierungsstufe Stufe des Codesegments entscheidet über Zugriffserlaubnis Segmentselektoren werden als Indizes interpretiert Tabellen von Segmentdeskriptoren Globale Deskriptor Tabelle Lokale Deskriptor Tabelle Verwendung der Protected mode Adressierung Segmentselektor logische Adresse 5 Basisadr. Länge bit bit wähle aus LDTR GDTR x 9 ja Unterbrechung physikalische Adresse 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors.. Protected Mode Adressierung (). Adressberechnung bei Paging Deskriptortabelle enthält bis zu 89 Segmentdeskriptoren Inhalt des Segmentdeskriptors: physikalische Basisadresse Längenangabe Granularität (Angaben für Bytes oder Seiten) Präsenzbit Privilegierungsstufe globale Deskriptortabelle für alle Prozesse zugänglich (Register GDTR) lokale Deskriptortabelle pro Prozess möglich (Register LDTR gehört zum Prozesskontext) Seitenadressierung wird der Segmentierung nachgeschaltet Segmentselektor logische Adresse 5 segmentierte Adresse Segmentierung: CR (Page directory base register) Page Directory Page Table physikalische Adresse 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors.

12 . Adressberechnung bei Paging () Zweistufige Seitenadressierung Directory Page table Seitengröße fest auf 9 Bytes Inhalt des Seitendeskriptor Kacheladresse Dirty Bit: Seite wurde beschrieben Access Bit: Seite wurde gelesen oder geschrieben Schreibschutz: Seite nur lesbar Präsenzbit: Seite ausgelagert ( Bits für BS-Informationen nutzbar) Kontrolle des Prozessorcaches.5 Physical-Address-xtension (PA) () Ab Pentium Pro vierelementige Tabelle von Page-Directory-Pointers statt Bit breite physikalische Adressumsetzung für den Seitenanfang Bit statt Bit breite Tabelleneinträge spezieller Chipsatz erforderlich Adressierbarer von GByte Getrennte TLBs für Codesegment und Datensegmente inträge für Datenseiten; inträge für Codeseiten 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 5.5 Physical-Address-xtension (PA) 5 Gemeinsamer Speicher (Shared Memory) CR Nachgeschaltete dreistufige Seitenadressierung Page Dir. Pointers Segmentselektor logische Adresse 5 segmentierte Adresse Segmentierung: 9 Page Dir. Page Table Speicher, der mehreren Prozessen zur Verfügung steht gemeinsame Segmente (gleiche inträge in verschiedenen Segmenttabellen) gemeinsame Seiten (gleiche inträge in verschiedenen SKTs) gemeinsame Seitenbereiche (gemeinsames Nutzen einer SKT bei mehrstufigen Tabellen) Gemeinsamer Speicher wird beispielsweise benutzt für Kommunikation zwischen Prozessen gemeinsame Befehlssegmente 5 physikalische Adresse 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors.

13 5 Gemeinsamer Speicher () 5 Gemeinsamer Speicher () Systemaufrufe unter Solaris.5 rzeugen bzw. Holen eines gemeinsamen Speichersegments int shmget( key_t key, int size, int shmflg ); inblenden und Ausblenden des Segments in den Speicher void *shmat( int shmid, void *shmaddr, int shmflg ); int shmdt( void *shmaddr ); Kontrolloperation int shmctl( int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf ); Verwendung des Keys Alle Prozesse, die auf ein Speichersegment zugreifen wollen, müssen den Key kennen Keys sind eindeutig innerhalb eines (Betriebs-)Systems Ist ein Key bereits vergeben, kann kein Segment mit gleichem Key erzeugt werden Ist ein Key bekannt, kann auf das Segment zugegriffen werden gesetzte Zugriffsberechtigungen werden allerdings beachtet s können Segmente ohne Key erzeugt werden (private Segmente) Keys werden benutzt für: Queues Semaphore Shared memory segments 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 9 5 Gemeinsamer Speicher () Virtueller Speicher Prinzip der shm* Operationen Key Key Key Key gemeinsame Speichersegmente ntkoppelung des Speicherbedarfs vom verfügbaren Prozesse benötigen nicht alle Speicherstellen gleich häufig bestimmte Befehle werden selten oder gar nicht benutzt (z.b. Fehlerbehandlungen) bestimmte Datenstrukturen werden nicht voll belegt Prozesse benötigen evtl. mehr Speicher als vorhanden Adressraum Prozess Adressraum Prozess Idee id= shmget( Key, ); shmat( id, NULL, ); id= shmget( Key, ); shmat( id, NULL, ); id= shmget( Key, ); shmat( id, NULL, ); shmat( id, NULL, ); Vortäuschen eines großen s inblenden benötiger Speicherbereiche Abfangen von Zugriffen auf nicht-eingeblendete Bereiche Bereitstellen der benötigen Bereiche auf Anforderung Auslagern nicht-benötigter Bereiche 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 5

14 . Demand Paging. Demand Paging () Bereitstellen von Seiten auf Anforderung virtueller Adressraum A B C D F G SKT 5 7 Kacheln im 5 7 C A G Präsenzbit Hintergrundspeicher C G D A B F Reaktion auf Seitenfehler virtueller Adressraum A B C D F G SKT lade v in F SKT 7 Kacheln im 5 7 F C A G Präsenzbit Betriebssystem inlagern der Seite Hintergrundspeicher rmitteln der ausgelagerten Seite C G D A B F 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 5. Demand Paging (). Demand Paging () Reaktion auf Seitenfehler virtueller Adressraum A B C D F G SKT lade v in F SKT 7 Unterbrechung Kacheln im 5 7 C A G Präsenzbit Betriebssystem Hintergrundspeicher C D A G F B Reaktion auf Seitenfehler virtueller Adressraum A B C D F G SKT lade v in F SKT 7 Anpassen der SKT Kacheln im 5 7 F C A G Präsenzbit Betriebssystem Hintergrundspeicher C D A G F B 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 5

15 . Demand Paging (5) Reaktion auf Seitenfehler virtueller Adressraum A B C D F G SKT Wiederholen des Zugriffs lade v in F SKT 7 Kacheln im 5 7 F C A G Präsenzbit Betriebssystem Hintergrundspeicher C D A G F B. Seitenersetzung Was tun, wenn keine freie Kachel vorhanden? ine Seite muss verdrängt werden, um Platz für neue Seite zu schaffen! Auswahl von Seiten, die nicht geändert wurden (Dirty bit in der SKT) Verdrängung erfordert Auslagerung, falls Seite geändert wurde Vorgang: Seitenfehler (Page fault): Unterbrechung Auslagern einer Seite, falls keine freie Kachel verfügbar inlagern der benötigten Seite Wiederholung des Zugriffs Problem Welche Seite soll ausgewählt werden? 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 57. Demand Paging () 7 rsetzungsstrategien Performanz von Demand paging Keine Seitenfehler effektive Zugriffszeit zw. und Nanosekunden Mit Seitenfehler p sei Wahrscheinlichkeit für Seitenfehler; p nahe Null Annahme: Zeit zum inlagern einer Seite vom Hintergrundspeicher gleich 5 Millisekunden (8 ms Latenz, 5 ms Positionierzeit, ms Übertragungszeit) Annahme: normale Zugriffszeit ns ffektive Zugriffszeit: ( p) + p 5 = p Seitenfehler müssen so niedrig wie möglich gehalten werden Betrachtung von rsetzungsstrategien und deren Wirkung auf Referenzfolgen Referenzfolge Folge von Seitennummern, die das Speicherzugriffsverhalten eines Prozesses abbildet rmittlung von Referenzfolgen z.b. durch Aufzeichnung der zugegriffenen Adressen Reduktion der aufgezeichneten Sequenz auf Seitennummern Zusammenfassung von unmittelbar hintereinanderstehenden Zugriffen auf die gleiche Seite Beispiel für eine Referenzfolge:,,,,,, 5,,,,, 5 Abwandlung: Demand zero für nicht initialisierte Daten 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 58

16 7. First-In, First-Out 7. First-In, First-Out Älteste Seite wird ersetzt Notwendige Zustände: Alter bzw. inlagerungszeitpunkt für jede Kachel Ablauf der rsetzungen (9 inlagerungen) Kachel Älteste Seite wird ersetzt Notwendige Zustände: Alter bzw. inlagerungszeitpunkt für jede Kachel Ablauf der rsetzungen (9 inlagerungen) Kachel Kachel Kachel Kachel Kachel (Alter pro Kachel) Kachel Kachel > Kachel > (Alter pro Kachel) Kachel Kachel > Kachel > > 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors First-In, First-Out 7. First-In, First-Out Älteste Seite wird ersetzt Älteste Seite wird ersetzt Notwendige Zustände: Notwendige Zustände: Alter bzw. inlagerungszeitpunkt für jede Kachel Alter bzw. inlagerungszeitpunkt für jede Kachel Ablauf der rsetzungen (9 inlagerungen) Ablauf der rsetzungen (9 inlagerungen) Kachel Kachel Kachel Kachel Kachel Kachel (Alter pro Kachel) Kachel Kachel > Kachel > > (Alter pro Kachel) Kachel Kachel > Kachel > > 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 59

17 7. First-In, First-Out 7. First-In, First-Out Älteste Seite wird ersetzt Notwendige Zustände: Alter bzw. inlagerungszeitpunkt für jede Kachel Ablauf der rsetzungen (9 inlagerungen) Kachel Älteste Seite wird ersetzt Notwendige Zustände: Alter bzw. inlagerungszeitpunkt für jede Kachel Ablauf der rsetzungen (9 inlagerungen) Kachel 5 Kachel Kachel Kachel Kachel (Alter pro Kachel) Kachel Kachel > Kachel > > (Alter pro Kachel) Kachel Kachel > Kachel > > 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors First-In, First-Out 7. First-In, First-Out Älteste Seite wird ersetzt Älteste Seite wird ersetzt Notwendige Zustände: Notwendige Zustände: Alter bzw. inlagerungszeitpunkt für jede Kachel Alter bzw. inlagerungszeitpunkt für jede Kachel Ablauf der rsetzungen (9 inlagerungen) Ablauf der rsetzungen (9 inlagerungen) Kachel Kachel 5 5 Kachel Kachel Kachel Kachel (Alter pro Kachel) Kachel Kachel > Kachel > > (Alter pro Kachel) Kachel Kachel > Kachel > > 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 59

18 7. First-In, First-Out 7. First-In, First-Out Älteste Seite wird ersetzt Notwendige Zustände: Alter bzw. inlagerungszeitpunkt für jede Kachel Ablauf der rsetzungen (9 inlagerungen) Kachel Älteste Seite wird ersetzt Notwendige Zustände: Alter bzw. inlagerungszeitpunkt für jede Kachel Ablauf der rsetzungen (9 inlagerungen) Kachel Kachel Kachel Kachel Kachel (Alter pro Kachel) Kachel Kachel > Kachel > > (Alter pro Kachel) Kachel Kachel > Kachel > > 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors First-In, First-Out 7. First-In, First-Out Älteste Seite wird ersetzt Älteste Seite wird ersetzt Notwendige Zustände: Notwendige Zustände: Alter bzw. inlagerungszeitpunkt für jede Kachel Alter bzw. inlagerungszeitpunkt für jede Kachel Ablauf der rsetzungen (9 inlagerungen) Ablauf der rsetzungen (9 inlagerungen) Kachel Kachel Kachel Kachel Kachel Kachel (Alter pro Kachel) Kachel Kachel > Kachel > > (Alter pro Kachel) Kachel 5 Kachel > Kachel > > 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 59

19 7. First-In, First-Out () 7. Optimale rsetzungsstrategie Größerer mit Kacheln ( inlagerungen) (Alter pro Kachel) FIFO Anomalie (Belady s Anomalie, 99) Kachel Kachel 5 Kachel Kachel Kachel 5 Kachel > 5 Kachel > > 5 Kachel > > > 5 Vorwärtsabstand Zeitdauer bis zum nächsten Zugriff auf die entsprechende Seite Strategie B (OPT oder MIN) ist optimal (bei fester Kachelmenge): minimale Anzahl von inlagerungen/rsetzungen (hier 7) rsetze immer die Seite mit dem größten Vorwärtsabstand! (Vorwärtsabstand) Kachel Kachel Kachel Kachel Kachel > Kachel > > 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 7. Optimale rsetzungsstrategie 7. Optimale rsetzungsstrategie Vorwärtsabstand Vorwärtsabstand Zeitdauer bis zum nächsten Zugriff auf die entsprechende Seite Zeitdauer bis zum nächsten Zugriff auf die entsprechende Seite Strategie B (OPT oder MIN) ist optimal (bei fester Kachelmenge): minimale Anzahl von inlagerungen/rsetzungen (hier 7) rsetze immer die Seite mit dem größten Vorwärtsabstand! Kachel Strategie B (OPT oder MIN) ist optimal (bei fester Kachelmenge): minimale Anzahl von inlagerungen/rsetzungen (hier 7) rsetze immer die Seite mit dem größten Vorwärtsabstand! Kachel Kachel Kachel Kachel Kachel (Vorwärtsabstand) Kachel Kachel > Kachel > (Vorwärtsabstand) Kachel Kachel > Kachel > > , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors.

20 7. Optimale rsetzungsstrategie 7. Optimale rsetzungsstrategie Vorwärtsabstand Zeitdauer bis zum nächsten Zugriff auf die entsprechende Seite Strategie B (OPT oder MIN) ist optimal (bei fester Kachelmenge): minimale Anzahl von inlagerungen/rsetzungen (hier 7) rsetze immer die Seite mit dem größten Vorwärtsabstand! Kachel Vorwärtsabstand Zeitdauer bis zum nächsten Zugriff auf die entsprechende Seite Strategie B (OPT oder MIN) ist optimal (bei fester Kachelmenge): minimale Anzahl von inlagerungen/rsetzungen (hier 7) rsetze immer die Seite mit dem größten Vorwärtsabstand! Kachel Kachel Kachel Kachel Kachel (Vorwärtsabstand) Kachel Kachel > Kachel > > 7 7 (Vorwärtsabstand) Kachel Kachel > Kachel > > , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 7. Optimale rsetzungsstrategie 7. Optimale rsetzungsstrategie Vorwärtsabstand Vorwärtsabstand Zeitdauer bis zum nächsten Zugriff auf die entsprechende Seite Zeitdauer bis zum nächsten Zugriff auf die entsprechende Seite Strategie B (OPT oder MIN) ist optimal (bei fester Kachelmenge): minimale Anzahl von inlagerungen/rsetzungen (hier 7) rsetze immer die Seite mit dem größten Vorwärtsabstand! Kachel Strategie B (OPT oder MIN) ist optimal (bei fester Kachelmenge): minimale Anzahl von inlagerungen/rsetzungen (hier 7) rsetze immer die Seite mit dem größten Vorwärtsabstand! Kachel Kachel Kachel Kachel Kachel 5 (Vorwärtsabstand) Kachel Kachel > Kachel > > 7 7 (Vorwärtsabstand) Kachel Kachel > Kachel > > , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors.

21 7. Optimale rsetzungsstrategie 7. Optimale rsetzungsstrategie Vorwärtsabstand Zeitdauer bis zum nächsten Zugriff auf die entsprechende Seite Strategie B (OPT oder MIN) ist optimal (bei fester Kachelmenge): minimale Anzahl von inlagerungen/rsetzungen (hier 7) rsetze immer die Seite mit dem größten Vorwärtsabstand! Kachel Vorwärtsabstand Zeitdauer bis zum nächsten Zugriff auf die entsprechende Seite Strategie B (OPT oder MIN) ist optimal (bei fester Kachelmenge): minimale Anzahl von inlagerungen/rsetzungen (hier 7) rsetze immer die Seite mit dem größten Vorwärtsabstand! Kachel Kachel Kachel Kachel 5 5 Kachel (Vorwärtsabstand) Kachel > Kachel > Kachel > > (Vorwärtsabstand) Kachel > > > Kachel > > > Kachel > > , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 7. Optimale rsetzungsstrategie 7. Optimale rsetzungsstrategie Vorwärtsabstand Vorwärtsabstand Zeitdauer bis zum nächsten Zugriff auf die entsprechende Seite Zeitdauer bis zum nächsten Zugriff auf die entsprechende Seite Strategie B (OPT oder MIN) ist optimal (bei fester Kachelmenge): minimale Anzahl von inlagerungen/rsetzungen (hier 7) rsetze immer die Seite mit dem größten Vorwärtsabstand! Kachel Strategie B (OPT oder MIN) ist optimal (bei fester Kachelmenge): minimale Anzahl von inlagerungen/rsetzungen (hier 7) rsetze immer die Seite mit dem größten Vorwärtsabstand! Kachel Kachel Kachel Kachel Kachel (Vorwärtsabstand) Kachel > > Kachel > > Kachel > > (Vorwärtsabstand) Kachel > > > > Kachel > > > > Kachel > > , F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors.

22 7. Optimale rsetzungsstrategie 7. Optimale rsetzungsstrategie () Vorwärtsabstand Zeitdauer bis zum nächsten Zugriff auf die entsprechende Seite Strategie B (OPT oder MIN) ist optimal (bei fester Kachelmenge): minimale Anzahl von inlagerungen/rsetzungen (hier 7) rsetze immer die Seite mit dem größten Vorwärtsabstand! Implementierung von B nahezu unmöglich Referenzfolge müsste vorher bekannt sein B meist nur zum Vergleich von Strategien brauchbar Suche nach Strategien, die möglichst nahe an B kommen z.b. Least recently used (LRU) Kachel Kachel Kachel (Vorwärtsabstand) Kachel > > > > > Kachel > > > > > Kachel > > > 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 7. Optimale rsetzungsstrategie () 7. Least Recently Used (LRU) Vergrößerung des s ( Kacheln): inlagerungen keine Anomalie (Vorwärtsabstand) Kachel Kachel Kachel Kachel Kachel > > > > > Kachel > > > > > Kachel > > 7 5 > > > Kachel > > > > Rückwärtsabstand Zeitdauer, seit dem letzten Zugriff auf die Seite LRU Strategie ( inlagerungen) rsetze die Seite mit dem größten Rückwärtsabstand! (Rückwärtsabstand) Kachel Kachel Kachel Kachel Kachel > Kachel > 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors.

23 7. Least Recently Used (LRU) 7. Least Recently Used (LRU) Rückwärtsabstand Zeitdauer, seit dem letzten Zugriff auf die Seite LRU Strategie ( inlagerungen) rsetze die Seite mit dem größten Rückwärtsabstand! Kachel Rückwärtsabstand Zeitdauer, seit dem letzten Zugriff auf die Seite LRU Strategie ( inlagerungen) rsetze die Seite mit dem größten Rückwärtsabstand! Kachel Kachel Kachel Kachel Kachel (Rückwärtsabstand) Kachel Kachel > Kachel > > (Rückwärtsabstand) Kachel Kachel > Kachel > > 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 7. Least Recently Used (LRU) 7. Least Recently Used (LRU) Rückwärtsabstand Rückwärtsabstand Zeitdauer, seit dem letzten Zugriff auf die Seite Zeitdauer, seit dem letzten Zugriff auf die Seite LRU Strategie ( inlagerungen) LRU Strategie ( inlagerungen) rsetze die Seite mit dem größten Rückwärtsabstand! rsetze die Seite mit dem größten Rückwärtsabstand! Kachel Kachel Kachel Kachel Kachel Kachel (Rückwärtsabstand) Kachel Kachel > Kachel > > (Rückwärtsabstand) Kachel Kachel > Kachel > > 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors.

24 7. Least Recently Used (LRU) 7. Least Recently Used (LRU) Rückwärtsabstand Zeitdauer, seit dem letzten Zugriff auf die Seite LRU Strategie ( inlagerungen) rsetze die Seite mit dem größten Rückwärtsabstand! Kachel Rückwärtsabstand Zeitdauer, seit dem letzten Zugriff auf die Seite LRU Strategie ( inlagerungen) rsetze die Seite mit dem größten Rückwärtsabstand! Kachel 5 5 Kachel Kachel Kachel Kachel (Rückwärtsabstand) Kachel Kachel > Kachel > > (Rückwärtsabstand) Kachel Kachel > Kachel > > 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 7. Least Recently Used (LRU) 7. Least Recently Used (LRU) Rückwärtsabstand Rückwärtsabstand Zeitdauer, seit dem letzten Zugriff auf die Seite Zeitdauer, seit dem letzten Zugriff auf die Seite LRU Strategie ( inlagerungen) LRU Strategie ( inlagerungen) rsetze die Seite mit dem größten Rückwärtsabstand! rsetze die Seite mit dem größten Rückwärtsabstand! Kachel 5 Kachel Kachel Kachel Kachel Kachel (Rückwärtsabstand) Kachel Kachel > Kachel > > (Rückwärtsabstand) Kachel Kachel > Kachel > > 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors. 997-, F. J. Hauck, W. Schröder-Preikschat, Inf, FAU rlangen-nürnberg[-memory.fm, --.5] Reproduktion jeder Art oder Verwendung dieser Unterlage, außer zu Lehrzwecken an der Universität rlangen-nürnberg, bedarf der Zustimmung des Autors.