3. Какие размеры страниц в основном используются в современных операционных системах?

Страницы (и страничные кадры) имеют фиксированную длину, обычно являющуюся степенью числа 2, и не могут перекрываться. Каждый кадр содержит одну страницу данных. При такой организации внешняя фрагментация отсутствует, а потери из-за внутренней фрагментации, поскольку процесс занимает целое число страниц, ограничены частью последней страницы процесса.

4. Поясните термины: внутренняя и внешняя фрагментация памяти.

При динамическом выделении памяти запросы на выделение памяти формируются во время исполнения задачи. Динамическое выделение, таким образом, противопоставляется статическому, когда запросы формируются на этапе компиляции программы. В конечном итоге, и те, и другие запросы нередко обрабатываются одним и тем же алгоритмом выделения памяти в ядре ОС. Но во многих случаях статическое выделение можно реализовать намного более простыми способами, чем динамическое. Главная сложность здесь в том, что при статическом выделении кажется неестественной — и поэтому редко требуется — возможность отказаться от ранее выделенной памяти. При динамическом же распределении часто требуется предоставить возможность отказываться от запрошенных блоков так, чтобы освобожденная память могла использоваться для удовлетворения последующих запросов. Таким образом, динамический распределитель вместо простой границы между занятой и свободной памятью (которой достаточно в простых случаях статического распределения) вынужден хранить список возможно несвязных областей свободной памяти, называемый пулом или кучей.

Многие последовательности запросов памяти и отказов от нее могут привести к тому, что вся доступная память будет разбита на блоки маленького размера, и попытка выделения большого блока завершится неудачей, даже если сумма длин доступных маленьких блоков намного больше требуемой. Это явление называется фрагментацией памяти. Иногда используют более точный термин — внешняя фрагментация

Внутренняя фрагментация

Логический блок — минимальная единица дискового пространства, которую резервирует файловая система посредством системных вызовов. Если размер файла меньше числа байт в логическом блоке, то на диске он все равно будет занимать один блок. Таким образом, если длина конкретного файла не делится нацело на число байт в логическом блоке (размер файла MOD размер блока ≠0), то файловая система будет вынуждена резервировать новый блок, который останется незаполненным до конца, что приводит к нерациональному использованию дискового пространства. Такая излишняя трата пространства на диске называется внутренней фрагментацией. Чем больше размер логического блока, тем больше будет и внутренняя фрагментация.

5. Что такое виртуальная память? Что представляет собой принцип локализации?

Виртуальная память — схема адресации памяти компьютера, при которой память представляется программному обеспечению непрерывной и однородной, в то время как в реальности для фактического хранения данных используются отдельные (разрывные) области различных видов памяти, включая кратковременную (оперативную) и долговременную (жёсткие диски, твёрдотельные накопители).

В случае расположения данных на внешних запоминающих устройствах память может быть представлена, например, специальным разделом на жёстком диске (partition) или отдельным файлом на обычном разделе диска. Также существует термин swap (англ. swap) также означающий виртуальную память (точнее способ её представления), или же означает подкачку данных с диска.

Применение механизма виртуальной памяти позволяет:

1. упростить адресацию памяти клиентским программным обеспечением;

2. рационально управлять оперативной памятью компьютера (хранить в ней только активно используемые области памяти);

3. изолировать процессы друг от друга (процесс полагает, что монопольно владеет всей памятью);

Когда все кадры оперативной памяти заняты и требуется разместить новую страницу в ходе обработки прерывания из-за отсутствия страницы, стратегия замещения определяет, какая из находящихся в настоящее время в оперативной памяти страниц должна быть выгружена, чтобы освободить кадр для загружаемой страницы. Все стратегии направлены на то, чтобы выгрузить страницу, обращений к которой в ближайшем будущем не последует. В соответствии с принципом локализации часто наблюдается сильная корреляция между множеством страниц, к которым в последнее время были обращения, и множеством страниц, к которым будут обращения в ближайшее время. Таким образом, большинство стратегий пытаются определить будущее поведение программы на основе ее прошлого поведения. При рассмотрении различных стратегий следует учитывать, что чем более совершенный и интеллектуальный алгоритм использует стратегия, тем выше будут накладные расходы при его реализации.