Оперативна пам'ять

 

Оперативна пам'ять – це важливий ресурс любої обчислювальної машини, оскільки без неї неможливе виконання ні однієї програми. Від вибраних механізмів розподілу пам'яті між виконуючими процесорами дуже сильно залежить і ефективність використання ресурсів системи, і можливості, якими можуть користуватися програмісти при створенні своїх програм. Способи розподілу часу ЦП також сильно впливають і на швидкість виконання окремих обчислень, і на всю ефективність обчислювальної системи.

Отже, ОС виконує такі функції, зв'язані з управлінням задачами:

- Створення та знищення задач;

- Формування процесів і диспетчеризація задач;

- Синхронізація задач.

Задача планування процесів виникла дуже давно – в перших пакетних ОС при планувані пакетів задач, які повинні були виконуватись на комп'ютері і оптимально використовувати його ресурс. В наш час актуальність цієї задачі не така велика. На перший план вже дуже давно вийшли задачі динамічного планування.

 

 

Пам'ять є важливим ресурсом, який вимагає управління зі сторони мультимедійної ОС. Особлива роль пам'яті пояснюється тим, що процесор може виконувати інструкції програми тільки в тому випадку, якщо вона знаходиться в пам'яті. Пам'ять розподіляється, як між модулями прикладної програми, так і між модулями самої ОС.

В перших ОС управління пам'яттю зводилося просто до завантаження програми і її даних із деякого зовнішнього носія в пам'ять. З появою мультипрограмних ОС функції ОС розширились. Вони полягають в розподілі наявної пам'яті між декількома одночасно виконуваними програмами.

Функції ОС по управлінню пам'яттю

Відстежування вільної і зайнятої пам'яті.

Виділення пам'яті процесам і звільнення пам'яті після завершення процесу.

Виштовхування кодів і даних процесів із ОП на диск, коли розміри ОП недостатні для розміщення в ній всіх процесів і повернення процесів в ОП, коли в ній достатньо місця. Ї

Наладка адрес програми на конкретну область фізичної пам'яті.

Дефрагментація пам'яті.

Захист пам'яті заключається в тому, щоб не дозволити виконуючому процесу записувати або зчитувати дані із пам'яті призначені іншому процесу. Ця функція, як правило реалізується програмними модулями ОС в тісній взаємодії з апаратними засобами.

Розподілу підлягає вся ОП, не зайнята ОС. Звичайно ОС розташовується в самих молодших адресах, однак може займати і самі старші адреси.

ЗП ПК, чи пам'ять, призначені для збереження інформації. Основні операції, виконувані запам'ятовуючими пристроями, – запис і зчитування інформації, що у сукупності називаються звертанням до пам'яті. Найбільш важливі характеристики пам'яті – її об'єм (обсяг збереженої інформації) і час доступу.

На виконання операцій перезарядження іде визначений час, через що швидкість роботи динамічної пам'яті знижується. Крім того, час збереження заряду конденсатора обмежено, тому щоб збережена інформація не спотворювався, необхідно її періодичне перевстановлення. Воно виконується в спеціальних циклах регенерації (Refresh cycle). Час доступу до динамічної пам'яті приблизно в 3-4 рази менше такту роботи ЦП.

Існує пам'ять статичного типу, у якій інформація зберігається на статичних тригерах. Для статичної пам'яті не потрібні цикли регенерації й операції перезарядження. Час доступу до статичної пам'яті істотно менше, ніж до динамічної пам'яті. Швидкодія використовуваної ОП багато в чому визначає швидкість роботи процесора і впливає на продуктивність усієї системи. Однак для реалізації одного запам'ятовуючого елемента динамічної пам'яті потрібно 1-2 транзистора, для статичної – 4-6 транзисторів. Відповідно вартість статичної пам'яті істотно вище вартості динамічної пам'яті, а виконання ОЗП на елементах статичної пам'яті приводить до значного подорожчання ПК.

Тому в сучасних ПК звичайно використовується ОП динамічного типу, а для підвищення продуктивності системи використовується зверхоперативна, чи кеш-пам'ять, виконана на елементах статичного типу. У цьому випадку блок даних, оброблюваних процесором, розміщається в кеш-пам'яті, час звертання до якої порівнянно з тактом роботи процесора. Звертання до ОП відбуваються тільки тоді, коли потрібні дані не містяться в кеш-пам'яті. Таким чином, використання кеш-пам'яті дає можливість погодити по швидкості роботу процесора й ОП на елементах динамічного типу.

Конструктивно ОП виконується в даний час у виді SIMM-корпусів з однорядним розташуванням контактів (Single In line Memory Module). Для підключення до системної плати на них мається спеціальне друковане рознімання. Останнім часом з'явилися нові корпуси пам'яті DIММ (Dual In line Memory Module) з дуже малим часом звертання.

Існують різні типи модулів пам'яті: FРМ DRАМ – зі швидким посторінковим доступом, ЕDО DRАМ – зі значно меншим часом завантаження даних у порівнянні з FРМ DRАМ, SD RАМ (Synchronous Dynamic RAM) – новий тип пам'яті, що приходить на зміну FРМ DRАМ і EDO DRАМ, він дозволяє працювати зі швидкістю системной шини. Для різних системних плат передбачена можливість використання модулів пам'яті того чи іншого типу.

У сучасних ПК мається, як правило, постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП), чи ROM (Read Only Memory). Найважливішою функцією цієї пам'яті є збереження ВIOS (Basic Input Output System) – базова система в/в). ВIOS забезпечує інваріантість програмних засобів до архітектури системної плати і містить необхідний набір програм в/в, що забезпечують роботу периферійних пристроїв.

Крім програм в/в в ПЗП містяться програма тестування Р0SТ (Power On Self Test) і програма початкового завантажника, що виконує функцію завантаження ОС з диска.

Звичайно ВIOS зберігається в мікросхемах так