Виртуальная память и способы ее реализации

Концепции виртуальной памяти

Физически компьютер обладает 2 видами памяти: оперативка и внешняя память

Внешняя память первоначально реализовалась в виде магнитных лент и магнитных барабанов. Впоследствии, магнитный барабан был заменен на магнитные диски. Накопительно магнитная лента является устройство с последовательным доступом, это означает что для чтения записи блока данных, расположенных да другом участке ленты, требуется выполнить ее перемотку в месторасположение этого блока данных. А это предполагает осуществление чисто механических операций. Для прочтения 100 блока, необходимо промотать первые 99 блоков.

Магнитный диск является устройством прямого доступа. Это означает, что для доступа к блоку данных необходимо выполнить позиционирование головки чтения записей за время, сопоставимое с самой операцией чтения записей. Структура поверхности магнитного диска определялась на этапе его изготовления.

Цилиндр - это совокупность дорожек на всех пластинах пакета дисков, имеющих один и тот же радиус.

Использование цилиндра объясняется тем, что привод головок чтения записей может перемещаться лишь в направлении от центра к краю пластины и, наоборот, при этом все головки жестко закреплены на приводе и поэтому, при одной операции чтения записи можно прочитать данные со всех дорожек данного цилиндра. Разбиение дорожек поверхности на сектора. В итоге каждый блок данных, сектор, однозначно определяется тройкой чисел CHS (1 число номер цилиндра, 2 число номер головки, 3 номер сектора).

Представленная структура поверхности диска создается в результате его физического форматирования, что осуществляется на этапе его производства как изделия. Для управления размещением информации на диске, выполнения операции чтения записей используется специальная микросхема-контроллер диска.

Для применения накопителя на жестких дисках, в качестве основы хранения ПО, осуществляется следующий уровень структуризации в виде разделов. Под разделом понимается группа смежных цилиндров. Удобство такой структуризации в том, что на каждом разделе можно создать свою файловую систему. То есть способ отображения данных, удобный для пользователя. Так же раздел можно оставить без файловой системы. В каждый из разделов моно записать отдельный образ ОС, тем самым сделать жесткий диск мульти загрузочным.

Виртуальная память, это воображаемая память, которая имеет стандартную для пользователя структуру, то есть последовательность байтов, каждый из которых определяется своим адресом. Для пользователя такая память ничем не отличается от реально существующей. Программы и данные пользователя размещаются в этой виртуальной памяти и выполняются обычным образом. Задача ОС состоит в том. Чтобы осуществлять отображения состояние виртуальной памяти пользователя на реально существующие ресурсы памяти компьютера.

Впервые механизм был реализован в 1964 году в ОС Атлас. Существует 2 основных способа отображения виртуальной памяти на внешнюю память, при этом предполагается, что внешняя память должна обеспечивать прямой доступ:

1. Использование раздела (убунта)

2. С помощью специального файла «Файл подкачки» (винда)