Виртуальная память

Главная идея: у каждого процесса имеется собственное адресное пространство, которое разбивается на страницы, отображаемые на физическую память. Программы можно размещать в виртуальном адресном пространстве вместо физической памяти. Преобразование виртуального адреса в физический происходит в оперативной памяти выполняется с помощью аппаратного диспетчера памяти, с помощью таблицы страниц.

Особенности виртуальной памяти:

– все программы имеют рабочее множество часто используемых адресов, объем которого в каждый момент времени существенно меньше размера программы

– страницы выгржаются на диск целиком и загружаются в память целиком

– возможность применения высокоэффективных алгоритмов управления памятью

– использование виртуальной памяти в однопрограммном режиме приводит к замедлению процесса, если размер программы больше опер.памяти. (из-за постоянной загрузки и выгрузки частей программы)

– вирт.адреса поступают в диспетчер памяти, который отображает вирт.адреса на адреса физической памяти. Если запрощенная страница отсутствует, происходит страничный сбой и происходит прерывание процесса. При страничном сбое управление передается страничному супервизору.

Преимущества виртуальной памяти перед свопингом:

– загрузка и выгрузка отдельных страниц выполняется существенно быстрее, чем свопинг целых процессов

– виртуальная память позволяет выполнять программы, размер которых превышает объем доступной оперативной памяти.

Преимущества вирт.организации памяти перед оверлейной:

– освобождение программиста от решения задач управления памятью

В многозадачных системах виртуальная память обеспечивает высокую производительность системы за счет того, что:

– может быть увеличено число параллельно выполняющихся процессов

– пока один процесс ждет подкачки страниц, центральный процессор может переключиться на другой

Недостатки виртуальной организации памяти:

– необходимость наличия дополнительного оборудования и операций по поддержке виртуализации

– возможность перегрузки системы, когда процессы постоянно запрашивают загрузку страниц

Сегментная организация памяти:

– каждый сегмент содержит собственное адресное пространство

– упрощается совместное использование процедур и данных несколькими процессами

– возможны разные виды защиты разных сегментов

– упрощается компоновка отдельно скомпилированных процедур

– должна поддерживаться архитектурой процессора

Сегмент – логический объект, который может содержать процедуру, стек, массив или набор скалярных данных. Длина сегмента может увеличиваться при добавлении ресурсов памяти или сокращаться при удалении используемых ресурсов памяти. Для обращения к памяти требуется номер сегмента и адрес внутри сегмента(двумерная адресация).

Сегмент может частично или полностью перекрываться другим сегментом. Размер сегмента ограничивается возможностью адресации сегментов процессором.

Реализация чистой сегментации памяти вызывает внешнюю фрагментацию. (при удалении фрагмента из памяти, на это место может поместиться только другой сегмент меньшего размера)

Сегментация памяти позволяет уменьшить длины адресов, используемых в командах.