Eine Methode zur formalen Modellierung von ...

114 Speicherverwaltung
Ein Einprozessorsystem mit Prozessorverwaltung wird um Aufgaben der Speicherverwaltung
erweitert. Hierbei werden Konzepte eines virtuellen Speichers mit einer
reinen prozelokalen Einzelseiten-Anforderungsstrategie modelliert.
Das System aus Abschnitt 4.5 besteht aus n Prozessen, den Komponenten zur Prozessorverwaltung
{ der Queue, dem Timer und dem Dispatcher { und dem Prozessor. Die
Prozesse reprasentieren die Berechnungen der Benutzer, konkurrieren um den Prozessor
und nutzen ihn gemeinsam. Mit den bereits genannten Aufgaben der Speicherverwaltung
steht fest, da das in Abschnitt 4.5 entwickelte System um die Komponenten Arbeits- und
Hintergrundspeicher sowie einen Speicherverwalter erweitert wird. Mit dem Arbeitsspeicher
stehen sowohl der Prozessor { zur Ausfuhrung von Instruktionen { als auch der Speicherverwalter
{ zum Umspeichern der Seiten { in Verbindung. Der Hintergrundspeicher wird
nur dem Speicherverwalter zugeordnet. Speicherverwalter und Prozesse mussen in einer
noch zu prazisierenden Art und Weise direkt oder indirekt verbunden sein, da Prozesse
in Abhangigkeit der verfugbaren Seiten blockiert und entblockiert werden. Aus diesen
Uberlegungen ergibt sich die in Abbildung 5.3.1 dargestellte Struktur des erweiterten Systems,
wobei bereits modellierte Teilbereiche markiert sind. Im folgenden werden wir kurz
erlautern, welche Erweiterungen und Anpassungen im Detail vorgenommen werden.
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Hintergrundspeicher
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Speicherverwaltung
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Prozesse
Arbeitsspeicher
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Prozessorverwaltung
mit
Dispatcher, Queue, Timer
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Prozessor
Abbildung 5.3.1: Erweitertes System zur Speicherverwaltung
Die Aufgaben des Speicherverwalters umfassen: Die Dokumentation der Belegung von Seitenrahmen
und Blocken, das Erkennen und Melden von Seitenfehlern, die Durchsetzung
der LRU-Strategie sowie das Umspeichern der Seiten von Blocken in Seitenrahmen und
umgekehrt. Da wir ein prozelokales Verfahren modellieren, konnen die benotigten Informationen
uber die Seitenrahmen, also insbesondere bzgl. LRU und der Seitenfehler, fur
jeden Proze separat behandelt werden. Wir fuhren fur jeden Proze einen prozelokalen
Speicherverwalter ein, der uber die Realisierung der Seiten des Prozesses und die ihm zugeordneten
Seitenrahmen Kenntnis hat. Bei Bedarf wird die Aufgabe des Umspeicherns einer
Seite an den globalen Speicherverwalter weitergeleitet. Insgesamt erhalten wir die Aufteilung
des Speicherverwalters in einen globalen und entsprechend der Anzahl der Prozesse
mehrere lokale Speicherverwalter. Fur die bereits modellierten Komponenten gilt: