I. Элементы архитектуры вычислительных систем
| Вид материала | Документы |
- Опд. Ф. 11 «Сети ЭВМ и Телекоммуникации», 48.27kb.
- Классификация элементов вычислительных средств, 641.33kb.
- Вопросы на экзамен по дисциплине «Архитектура вычислительных систем» (авс), 29kb.
- Архитектура Вычислительных Систем», Университет «Дубна» лекция, 193.82kb.
- Высшего Профессионального Образования Современная Гуманитарная Академия утверждаю ректор, 120.08kb.
- Учебная программа по дисциплине основы технической эксплуатации и защиты вычислительных, 119.22kb.
- Вдокладе рассмотрены современные архитектурные принципы и методы реализации перспективных, 34.3kb.
- Реферат: Вработе рассматривается среда моделирования распределенных многопроцессорных, 93.04kb.
- Программное обеспечение вычислительных систем и сетей, 257.78kb.
- Архитектура Вычислительных Систем», Университет «Дубна» лекция, 144.31kb.
3.1 | Загрузка программ |
В данном разделе мы рассмотрим - каким же образом программы попадают в оперативную память для их дальнейшего исполнения. Прежде всего, забегая несколько вперед, отметим, что существуют два типа адресов памяти. Адреса первого типа называются виртуальными, или логическими. Это то число, которое вы увидите, если, скажем, распечатаете значение указателя. Говоря точнее, это тот адрес, который видит ваша программа, номер ячейки памяти в ее собственном адресном пространстве. У многих машин эти адресные пространства для разных программ различны.
Адреса другого типа называются физическими. Это тот адрес, который передается по адресным линиям шины процессора, когда этот процессор считывает или записывает данные в ОЗУ.
Вообще говоря, эти два адреса могут не иметь между собой ничего общего. Теоретически, могут существовать адреса физической памяти, которым не соответствует никакой виртуальный адрес ни у какой из программ. Это может просто означать, что в данный момент эта память никем не используется. Более интересная ситуация - это виртуальные адреса, которым не соответствует никакой физический адрес. Такая ситуация часто возникает в системах, использующих так называемую страничную подкачку (page swapping или просто paging). В этой ситуации сумма объемов адресных пространств всех программ в системе может превышать объем доступной физической памяти, то есть на машине с четырьмя мегабайтами ОЗУ вы можете исполнять программы, требующие 8 и более мегабайт. Правда, организация такой подкачки - нетривиальная задача, но об этом в следующих разделах.
Для начала попробуем рассмотреть загрузку программы в виртуальную память. Для простоты мы будем считать, что эта виртуальная память представляет собой непрерывное адресное пространство. Кроме того, будем считать, что программа была заранее собрана в некий единый самодостаточный объект, называемый загрузочным или загружаемым модулем. В ряде операционных систем программа собирается в момент загрузки из большого числа отдельных модулей, содержащих ссылки друг на друга, о чем будет сказано ниже.
3.1.1 | Абсолютная загрузка |
Первый, самый простой, вариант состоит в том, что мы всегда будем загружать программу с одного и того же адреса. Это возможно в следующих случаях:
- система может предоставить каждой программе свое адресное пространство
- система может исполнять в каждый момент только одну программу
Подобный программный модуль называется абсолютным загрузочным модулем или абсолютной программой. Он представляет собой копию содержимого виртуального адресного пространства программы в момент ее запуска. Точнее, наоборот, начальное содержимое адресного пространства формируется путем простого копирования модуля в память.
Абсолютная загрузка используется, например, в системе UNIX на 32-разрядных машинах. Загружаемый файл при этом начинается с заголовка, который содержит:
- "магическое число" - признак того, что это именно загружаемый модуль, а не что-то дpугое
- число TEXT_SIZE - длину области кода программы (TEXT)
- DATA_SIZE - длину области инициализированных данных программы (DATA)
- BSS_SIZE - длину области неинициализированных данных программы (BSS)
- стартовый адрес программы
За заголовком следует содержимое областей TEXT и DATA. Затем может следовать отладочная информация. Она нужна символьным отладчикам, но самой программой не используется.
При загрузке система выделяет программе TEXT_SIZE байтов виртуальной памяти, доступной для чтения/исполнения, и копирует туда содержимое сегмента TEXT. Затем выделяется DATA_SIZE байтов памяти, доступной для чтения/записи, и туда копируется содержимое сегмента DATA. Затем выделяется еще BSS_SIZE байтов памяти, доступной для чтения/записи, и прописываются нулями. После этого программе выделяется пространство под стек, в стек помещаются позиционные аргументы и среда исполнения (environment), и управление передается на стартовый адрес. Программа начинает исполняться.
3.1.2 | Относительная загрузка |