記憶管理（1）

記憶管理（１）
オペレーティングシステム
第9回
記憶管理とは



プログラムに必要なメモリを割り当てる
不要になったメモリを解放する
 別のプログラムに割り当てられるようにするた
め
他の機能もある
大きな問題



プログラムを実行するためには，メモリに格納す
る
メモリの大きさよりも，大きなプログラムを実行す
ることはできない
メモリを大きくしても，それより大きなプログラム
を実行したくなる
よく考えてみると


プログラム全体をメモリに格納する必要はない
プログラムを分割し，実行するのに必要な部分
のみをメモリに格納
 必要ない部分はディスクなどの補助記憶装置
に格納
 実際には，全体をディスクに格納しておき，必
要になった部分だけをメモリに格納する
二つの方法

実際のメモリの大きさよりも，大きなプログラムを
実行できるようにする二つの方法
 オーバレイ
 仮想記憶
オーバレイ
オーバレイ（１）


プログラムの分割方法や，実行に必要な部分の
指示を利用者（プログラマ）が行う
overlay 重ね割付け
オーバレイ（２）




A，B，C，Dの4つの部
分（モジュール）から
なるプログラム
プログラムの実行開
始→Aから
AがBを呼び出す
Bが終了→Aに戻る
（Bは不要になる）





AがCを呼び出す
Cが終了→Aに戻る
（Cは不要になる）
AがDを呼び出す
Dが終了→Aに戻る
Aが終了→プログラム
の終了
オーバレイ（３）


AがBを呼び出すときに，Bをメモリに格納する
メモリを読み込む単位をオーバレイセグメントと
呼ぶ
 先の例では，モジュール＝オーバレイセグメン
ト
 いくつかのモジュールをひとつのオーバレイセ
グメントとする場合もある
オーバレイ（４）
この大きさのメモリがあ
れば，実行できる
オーバレイ（５）

プログラムの分割と必要な部分の指示はプログ
ラマが行わなければならない


プログラムのことは，プログラムを作った者が
よく知っているはず
しかし，易しいことではない
仮想記憶
仮想記憶（１）



プログラムの分割，メモリへの読み込みを自動的
に行う
 オペレーティングシステムが行う
実際のメモリよりも，大きな仮想メモリ（仮想記
憶）があるようになる
プログラマにメモリの大きさを意識させない
重要！！！
仮想記憶（２）


プログラムが格納さ
れている仮想記憶を
一定の大きさのペー
ジに分割
 ページの大きさを
4096バイトとする
物理的記憶装置（メモ
リ実記憶）も同じ大き
さのページ枠（ブロッ
ク）に分割
仮想記憶（３）


仮想記憶はディスクな
どの補助記憶装置
プログラムの実行に
伴い，必要なページ
のみを実記憶のペー
ジ枠に格納
仮想記憶（４）



ページ表
仮想記憶の各ページに対して
 実記憶に格納されている
 ページ枠の番号又はページ枠の先頭番地
 実記憶に格納されていない
 そのことが分かるような印
ここでは省略しているので注意！
仮想記憶（５）


プログラム中でデータ
や命令を参照
データや命令の番地
は
 格納されている
ページ番号
 そのページの先頭
からの相対番地
（0～4095）
ページ1の先頭
からの相対番地
前提
ページの大きさを
４０９６としている
仮想記憶（６）

仮想記憶の4098番地
 ページ番号が1で，相対番地が2である
（相対番地は0～4095：12ビット）
仮想記憶（７）


仮想記憶のページ1
が，65536番地から始
まるページ枠に格納
仮想記憶の4098番地
の実記憶での番地
4098番地は
ページ１の
２番地
仮想記憶（８）



ページ番号1のページ
ページ表を調べると65536番地から始まるページ
枠
実記憶での番地は65536 + 2 = 65538番地
 ページ枠の先頭からの番地は，ページの先頭
からの番地と同じ（相対番地）
仮想記憶（９）




プログラムの実行に伴いある番地を参照
その番地のページ番号
ページ番号をページ表で調べる
該当ページが実記憶にない
 ページフォールトという割込み
 該当ページの実記憶への読み込みと
ページ表更新
仮想記憶（１０）

空いているページ枠がない

使用中のページ枠を空けて，そこに読み込む

空けるページ枠の決め方
 ページ置換えアルゴリズム
 次回
仮想記憶（１１）


あるページがいつも，同じページ枠に格納され
るとは限らない

格納されるたびに変わると考えるべき
番地を参照するたびに，番地の計算を行う

動的番地変換
仮想記憶（１２）


仮想記憶や実記憶を同じ大きさに分割する方
式をページ方式
セグメント方式と呼ばれるものもある
まとめ




実際のメモリよりも，大きなプログラムを実行した
い
実行に伴い，その時，その時で必要な部分だけ
がメモリにあれば良い
オーバレイ
 どこが必要なのかの指示をプログラムが行う
仮想記憶
 必要になった部分をOSがメモリにロードする

Download Report