Bài giảng Hệ điều hành - Chương 7: Quản lý bộ nhớ (Phần 1) - Trường Đại học Công nghệ thông tin

HỆ ĐIỀU HÀNH
Chương 7 – Quản lý bộ nhớ (1)
14/03/2017
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 1
Câu hỏi ôn tập chương 6
Nêu điều kiện để thực hiện giải thuật Banker?
Nêu các bước của giải thuật Banker?
Nêu các bước của giải thuật yêu cầu tài nguyên?
Nêu các bước giải thuật phát hiện deadlock?
Khi deadlock xảy ra, hệ điều hành làm gì để phục 
hồi?
Dựa trên yếu tổ nào để chấm dứt quá trình bị 
deadlock??
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 2
Câu hỏi ôn tập chương 6 (tt)
Cho  1 hệ thống có 4 tiến trình P1 đến P4 và 3 loại tài nguyên 
R1 (3), R2 (2) R3 (2). P1 giữ 1 R1 và yêu cầu 1 R2; P2 giữ 2 
R2 và yêu cầu 1 R1 và 1 R3; P3 giữ 1 R1 và yêu cầu 1 R2; 
P4 giữ 2 R3 và yêu cầu 1 R1
Vẽ đồ thị tài nguyên cho hệ thống này? 
Deadlock? 
Chuỗi an toàn? (nếu có) 
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 3
Câu hỏi ôn tập chương 6 (tt)
Tìm Need?
Hệ thống có an toàn không?
Nếu P 1 yêu cầu (0,4,2,0) thì có thể cấp phát cho nó ngay không?
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 4
Mục tiêu chương 7-1
Hiểu được các khái niệm cơ sở về bộ nhớ
Hiểu được các kiểu địa chỉ nhớ và cách chuyển đổi giữa 
các kiểu này
Hiểu được các cơ chế và mô hình quản lý bộ nhớ
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 5
Nội dung chương 7-1
Khái niệm cơ sở
Các kiểu địa chỉ nhớ
Chuyển đổi địa chỉ nhớ
Overlay và swapping
Mô hình quản lý bộ nhớ
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 6
Khái niệm cơ sở
Chương  trình phải được mang vào trong bộ nhớ và đặt nó trong 
một tiến trình để được xử lý
Input Queue  – Một tập hợp của những tiến trình trên đĩa mà đang 
chờ để được mang vào trong bộ nhớ để thực thi.
User programs  trải qua nhiều bước trước khi được xử lý.
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 7
Khái niệm cơ sở (tt)
Qu ản lý bộ nhớ là công việc của hệ điều hành với sự hỗ trợ của 
phần cứng nhằm phân phối, sắp xếp các process trong bộ nhớ sao 
cho hiệu quả.
 Mục tiêu cần đạt được là nạp càng nhiều process vào bộ nhớ càng 
tốt (gia tăng mức độ đa chương)
Trong  hầu hết các hệ thống, kernel sẽ chiếm một phần cố định của 
bộ nhớ; phần còn lại phân phối cho các process.
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 8
Khái niệm cơ sở (tt)
 Các yêu cầu đối với việc quản lý bộ nhớ
 Cấp phát bộ nhớ cho các process
 Tái định vị (relocation): khi swapping,
 Bảo vệ: phải kiểm tra truy xuất bộ nhớ có hợp lệ không
Chia sẻ: cho phép các process chia sẻ vùng nhớ chung
 Kết gán địa chỉ nhớ luận lý của user vào địa chỉ thực
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 9
Cấu trúc dữ liệu cho giải thuật Banker
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 10
 Địa chỉ vật lý (physical address) (địa chỉ thực) là một vị trí thực 
trong bộ nhớ chính
 Địa chỉ luận lý (logical address) là một vị trí nhớ được diễn tả
trong một chương trình (còn gọi là địa chỉ ảo virtual address).
 Các trình biên dịch (compiler) tạo ra mã lệnh chương trình mà
trong đó mọi tham chiếu bộ nhớ đều là địa chỉ luận lý
 Địa chỉ tương đối (relative address) (địa chỉ khả tái định vị, 
relocatable address) là một kiểu địa chỉ luận lý trong đó các địa 
chỉ được biểu diễn tương đối so với một vị trí xác định nào đó
trong chương trình.
Ví dụ: 12 byte so với vị trí bắt đầu chương trình,
 Địa chỉ tuyệt đối (absolute address): địa chỉ tương đương với 
địa chỉ thực.
Nạp chương trình vào bộ nhớ
1/17/2018 Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved. 11
 Bộ linker: kết hợp các object module thành một file nhị
phân khả thực thi gọi là load module.
 Bộ loader: nạp load module vào bộ nhớ chính
Cơ chế thực hiện linking
1/17/2018 12Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved.
Module A
CALL B
Return
length L
Module B
CALL C
Return
length M
Module C
Return
length N
0
L 1
Module A
JMP “L”
Return
Module B
JMP “L+M”
Return
Module C
Return
L
L M 1
L M
L M N 1
relocatable
object modules
load module
0
L 1
0
M 1
0
N 1
➢ Các bước nạp chương trình vào bộ nhớ
ABBOTT.OBJ
...
MOVE R1, (idunno)
CALL whosonfirst
...
COSTELLO.OBJ
...
...
whosonfirst:
...
ABBOTT.C
int idunno;
...
whosonfirst(idunno);
...
COSTELLO.C
...
int whosonfirst (int x)
{
...
}
Compiler
Loader/ 
locator
Compiler
Linker
“SOURCE
CODE”
“OBJECT
CODE”
Memory
HAHAHA.EXE
...
MOVE R1, 22388
CALL 21547
...
...
MOVE R1, R5
...
(value of idunno))
21547
22388
HAHAHA.EXE
...
MOVE R1, 2388
CALL 1547
...
...
MOVE R1, R5
...
(value of idunno)
1547
2388
Khi mỗi file được biên 
dịch, các địa chỉ chưa 
biết, vì thế các cờ
được dùng để đánh 
dấu
Trình linker kết nối 
các files, vì thế nó có 
thể thay thế các chỗ
đánh dấu với địa chỉ
thật
Phải xác định địa 
chỉ bộ nhớ bắt đầu 
để thực thi
Chuyển đổi địa chỉ
Chuyển đổi địa chỉ:  quá trình ánh xạ một địa chỉ từ không gian địa 
chỉ này sang không gian địa chỉ khác.
Biểu diễn địa chỉ nhớ
Trong source code: symbolic (các biến, hằng, pointer, )
Trong thời điểm biên dịch: thường là địa chỉ khả tái định vị 
Ví dụ: a ở vị trí 12 byte so với vị trí bắt đầu module
Thời điểm liking/loading: có thể là địa chỉ thực. 
Ví dụ: dữ liệu nằm tại địa chỉ bộ nhớ thực 2030
1/17/2018 14Copyrights 2017 CE-UIT. All Rights Reserved.
0
250
2000
2250
relocatable address
physical memory
symbolic address
int i;
goto p1;
p1
Chuyển đổi địa chỉ (tt)
Địa chỉ lệnh và dữ liệu được chuyển đổi thành địa chỉ thực có thể 
xảy ra tại ba thời điểm khác nhau.
Compile time: nếu biết trước địa chỉ bộ nhớ của chương trình thì có 
thể kết gán địa chỉ tuyệt đối lúc biên dịch
Ví dụ: chương trình .COM của MS-DOS
Khuyết điểm: phải biên dịch lại nếu thay đổi địa chỉ nạp chương 
trình
Load time: vào thời điểm loading, loader phải chuyển đổi địa chỉ 
khả tái định vị thành địa chỉ thực dựa trên một địa chỉ nền
Địa chỉ thực được tính toán vào thơ