GEF 435 Principes des syst

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GEF 435Principes des systèmes dexploitation

• Gestion de la mémoire de base et permutation
• (va-et-vient, process swapping)
• (Tanenbaum 4.1 4.2)

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Revue

• Quest-ce quun état sécuritaire?
• Quelle est la différence entre lévitement et la
  prévention des interblocages?

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Synopsis

• Synopsis de la gestion de la mémoire
• Base de la gestion de la mémoire
• Monoprogrammation
• Multiprogrammation avec partitions fixes
• Permutation (Swapping)
• Gestion Management Tableaux de bits (Bitmaps)
  vs. Listes chaînées

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La loi de Parkinson

• Les programmes saccroissent pour remplir la
  mémoire disponible qui leur est réservée

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Synopsis de la gestion de la mémoire

• Pourquoi avons-nous besoin de la gérer la
  mémoire?
• Combien peut-on adresser de mémoire pour un
  processus dans Windows XP?
• 4 GB (232 bits)
• Est-ce que la plupart des ordinateurs PC à la
  maison ont autant de RAM?
• Quest-ce que les SE font quand ils exécutent des
  programmes qui demandent de la mémoire qui excède
  leurs capacités?
• Une partie du programme est permuté au disque
  (swapped)

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Synopsis de la gestion de la mémoire

• On a besoin de quelque chose pour gérer le
  mouvement des programmes entre le(s) disque(s) et
  la mémoire (ou en général pour gérer la
  hiérarchie de mémoire).
• La partie du système dexploitation qui fait cela
  sappel le gestionnaire de mémoire.

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Synopsis de la gestion de la mémoire

• Est-ce que la multiprogrammation vaut la peine de
  faire de la gestion de mémoire?
• Considérez un nombre de processus qui attendent
  pour les E/S en moyenne de 80 du temps
• La probabilité que n processus vont tous
  attendrent pour des E/S en même temps est pn. Ce
  qui veut dire que lutilisation du CPU pour n
  processus est 1-pn (p est le dE/S)
• Cinq processus en mémoire avec 80 dattente pour
  les E/S donne une utilisation du CPU de 1-(0.8)5
  67 (assumant que le temps de changement de
  contexte est négligeable)
• Beaucoup mieux que 20 pour un processus simple!

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Synopsis de la gestion de la mémoire

• Les processus avec un temps dattente pour les
  E/S en excès de 80 ne sont pas rares!

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Synopsis de la gestion de la mémoire

• En premier on considère deux systèmes simples
• Monoprogrammation
• Partitions fixe
• En grande part, utile pour les systèmes de lots
  (batch)
• Quand les processus sont chargés en mémoire ils
  exécutent jusquà la terminaison

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Synopsis de la gestion de la mémoire

• Monoprogrammation sans permutation ou pagination
• Larrangement le plus simple possible
• Seulement un programme va exécuter à la fois
• Le SE copie le programme du disque en mémoire et
  lexécute. Quand cest fini, le SE est prêt à
  accepter une nouvelle commande de lutilisateur
• Les nouvelles commandes écrase le dernier
  programme en mémoire avec le nouveau
• Trois configurations, prochaine diapositive

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Synopsis de la gestion de la mémoire

• a) Rarement utilisé de nos jours
• b) Utilisé dans les baladeurs MP3, les
  ordinateurs de poche (Palm)
• c) Était le modèle initiale pour les PCs, ex DOS

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Synopsis de la gestion de la mémoire

• Multiprogrammation avec partitions fixes
• Pour exploiter les bénéfices de la
  multiprogrammation nous avons besoin davoir plus
  dun programme en mémoire à la fois
• Solution simple (pour les systèmes de lots)
  diviser la mémoire en n partitions (possiblement
  égales), et de mettre la prochaine job qui arrive
  dans la plus petite partition qui peut la
  contenir (ou dans la queue pour cette partition)
• Désavantage Il y a une perte despace de mémoire
  parce que les partition sont fixes toute
  lespace non utilisée par une job est perdu

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Synopsis de la gestion de la mémoire

• Limage montre un autre désavantage
• Parce que nous utilisons des queues multiples,
  nous avons des attentes sur certaines partitions
  et certaines partitions sont complètement
  inutilisées!
• Une queue simple donne normalement un service
  supérieur (tout comme dans une banque)

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Synopsis de la gestion de la mémoire

• Plusieurs stratégies pour choisir les jobs
• Permettre à la job la plus proche du front et qui
  peut entrer dans une partition libre dexécuter
• Chercher dans toute la queue pour la job la plus
  large qui entre dans lespace
• On doit garder une petite partition pour que les
  petites jobs puissent exécuter!

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Permutation

• Les systèmes antérieurs étaient plus simples
  parce que quand les programmes étaient chargés en
  mémoire, ils étaient laissés là jusquà la
  terminaison
• Dans un système à temps partagé nous ne pouvons
  pas choisir combien de processus nous gardons en
  mémoire pour garder le CPU occupé maintenant les
  utilisateurs décident combien de processus
  exécutent
• Quand nous navons pas assez de mémoire
  principale existante pour garder touts les
  processus actifs en mémoire, nous devons les
  permuter entre la mémoire principale et le
  disque...

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Permutation

• La permutation dun processus consiste à amener
  un processus du disque à la mémoire dans son
  entièreté. Le processus est exécuté pour un
  temps et remis sur le disque

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Permutation

• La différence entre ce système et les partitions
  fixes est que le nombre, la location et la
  grandeur des partitions varient dynamiquement
• Avantages
• Une solution bien plus flexible
• Une meilleur utilisation de la mémoire
• Désavantages
• Plus compliqué à implémenter
• Il peut y avoir des trous laissés dans la
  mémoire, qui peuvent être compactés pour corriger
  le problème

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Permutation Combien de mémoire

• Combien de mémoire devrait-on assigner à un
  processus quand il est permuté dans la mémoire?
• Si une grandeur de données fixe peut être
  déterminé alors cette grandeur exacte est allouée
• Cependant, si un processus a une pile et/ou un
  tas (heap), alors nous devons allouer de lespace
  pour grandir pour empêcher davoir à déplacer le
  processus continuellement dans la mémoire

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Permutation Combien de mémoire

• Segment de données

Segment de données et pile
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Permutation - Gestion

• Comment est-ce que lon trace où les processus
  sont dans la mémoire et où est-ce quil y a de la
  mémoire pour les chargés?
• Deux méthodes Tableaux de bits et listes chaînées

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Permutation - Gestion

• Gestion de la mémoire avec tableaux de bits
• Divise la mémoire en unités dallocation tel que
  4 octets ou plusieurs kilooctets
• Utilise un tableau de bits avec des 1 pour
  désigner les unités alloués et des 0 pour
  désigner les unités libres
• De quelle grandeur sont nos unités dallocation?

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Permutation - Gestion
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Permutation - Gestion

• Gestion de la mémoire avec tableaux de bits
• La plus petite est lunité dallocation, le plus
  grand sera le tableau de bits correspondant
• Cependant, même avec des unités de 4 octets (32
  bits) on perd seulement 1/33 de la mémoire
• Les unités qui sont larges nous font perdre la
  fin de la dernière unité, ex pour un unité de
  64KO, si nous avons un programme qui a 65KO,
  alors nous perdons 63 kilooctets!
• Cependant, nous avons réduit le tableau de bits à
  seulement 1/512001 1.9x10-4 de la mémoire

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Permutation - Gestion

• Gestion de la mémoire avec tableaux de bits
• Avantages
• Facile à implémenter
• Le tableau de bits est de grandeur fixe peu
  importe combien de programme sont en mémoire
• Désavantage
• Peut prendre du temps pour chercher dans le
  tableau pour trouver une série de 0 consécutifs
  pour placer un programme

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Permutation - Gestion

• Gestion de la mémoire avec des listes chaînées
• Utilise une liste chaînée pour tracer les
  segments
• Segments sont ou bien un processus ou un trou
  entre les processus commode de trier par
  adresses
• Avantage moins de recherche à faire

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Permutation - Gestion

• Comment est-ce que lon utilise les listes
  chaînées pour gérer les processus qui quittent la
  mémoire?
• On combine simplement le nouveau trou avec les
  trous adjacent

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Permutation - Gestion

• Comment est-ce que les nouveaux processus sont
  placés en mémoire?
• Premier segment (first fit) Trouve le premier
  segment vide qui est assez large pour tenir le
  processus et on brise le segment en un segment de
  processus et un segment de trou (plus petit que
  le dernier)
• Prochain segment (Next fit) Un amélioration
  simple sur premier segment. Dénote la place où
  le dernier programme a été inséré et commence à
  regarder là
• Donne une petite augmentation de performance sur
  le premier segment (simulation Bays)

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Permutation - Gestion

• Comment est-ce que les nouveaux processus sont
  placés en mémoire?
• Plus grand segment (Worst fit) Au lieu de
  prendre un segment qui fait juste et de le briser
  en laissant un petit trou presque inutilisable
  on trouve le trou le plus grand pour laisser un
  trou maximum pour le autres processus
• Simulations montre que ce choix nest pas bon du
  tout
• Placement rapide (Quick fit) On garde les
  segments tel que 4KB, 8KB, etc dans une table
  séparée pour une localisation facile des trous
• Bon pour lallocation, mais lent pour la
  dé-allocation parce que plusieurs listes doivent
  être réconciliés

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Permutation - Gestion

• Note finale sur les listes on pourrait garder
  des listes séparées pour les trous et les
  processus
• Accélère la recherche de trous!
• Permet dordonner les trous par grandeur pour un
  allocation encore plus rapide!!
• Nous laisse utiliser les trous même pour stocker
  les pointeurs pour voyager dun trou à un
  autre!!!
• Plus compliqué pour la dé-allocation parce que la
  mémoire qui devient un trou doit être placée dans
  le bon espace sur lautre liste (en ordre)...

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Quiz Time!

• Questions?