8. Физическая память и виртуальное адресное пространство.

Физическая память Физическая память является одним из основных ресурсов компьютера. Менеджер памяти Windows является ответственным за заполнение памяти кодом и данными запущенных процессов, драйверов устройств и самой операционной системы. Поскольку большинство систем работают с большим объёмом кода и данных, чем может вместить в себя физическая память компьютера, то физическая память, по сути, является окном в используемые код и данные. Поэтому количество установленной памяти влияет на производительность, потому что если данные или код не присутствуют в физической памяти, то менеджеру памяти необходимо загрузить их с диска. Кроме влияния на производительность, количество установленной физической памяти привносит и другие ограничения. Например, размер не подкачиваемого пула (non-pagedpool) - буфера операционной системы - очевидно, ограничен физической памятью. Физическая память также влияет на ограничения системной виртуальной памяти, размер которой является грубой суммой физической памяти плюс максимальным размером всех файлов подкачки. Ещё Физическая память может неявно влиять на максимальное число одновременно работающих процессов, о чём я буду говорить в будущем посте, посвящённому ограничениям на процессы и потоки. 

Виртуальное адресное пространство процесса

Каждому процессу выделяется собственное виртуальное адресное пространство. Для 32-разрядных процессов его размер составляет 4 Гб. Соответственно 32-битный указатель может быть любым числом от 0x00000000 до 0xFFFFFFFF Всего, таким образом, указатель может принимать 4 294 967 296 значений, что как раз и перекрывает четырехгигабайтовый диапазон. Для 64-разрядных процессов размер адресного пространства равен 16 экзабайтам, поскольку 64-битный указатель может быть любым числом от 0x00000000 00000000 до 0xFFFFFFFF FFFFFFFF и принимать 18 446 744 073 709 551 616 значений, охватывая диапазон в 16 экзабайтов, Весьма впечатляюще!

Поскольку каждому процессу отводится закрытое адресное пространство, то, ког да в процессе выполняется какой-нибудь поток, он получает доступ только к той памяти, которая принадлежит его процессу Память, отведенная другим процессам, скрыта от этого потока и недоступна ему.

NOTE:  В Windows 2000 память, принадлежащая собственно операционной системе, тоже скрыта от любого выполняемого потока. Иными словами, ни один поток не может случайно повредить ее данные. А в Windows 98 последнее, увы, не реализовано, и есть вероятность, что выполняемый поток, случайно получив доступ к данным операционной системы, тем самым нарушит ее нормальную работу. И все-таки в Windows 98, как и в Windows 2000, ни один поток не может получить доступ к памяти чужого процесса.

Итак, как я уже говорил, адресное пространство процесса закрыто. Отсюда вытекает, что процесс А в своем адресном пространстве может хранить какую-то структуру данных по адресу 0x12345678, и одновременно у процесса В по тому же адресу — но уже в его адресном пространстве — может находиться совершенно иная структура данных. Обращаясь к памяти по адресу 0x12345678, потоки, выполняемые в процессе А, получают доступ к структуре данных процесса А, Но, когда по тому же адресу

обращаются потоки, выполняемые в процессе В, они получают доступ к структуре данных процесса В. Иначе говоря, потоки процесса А не могут обратиться к структуре данных в адресном пространстве процесса В, и наоборот

А теперь, пока Вы не перевозбудились от колоссального объема адресного пространства, предоставляемого Вашей программе, вспомните, что оно — виртуальное, а не физическое. Другими словами, адресное пространство — всего лишь диапазон адресов памяти И, прежде чем Вы сможете обратиться к каким-либо данным, не вызвав нарушения доступа, придется спроецировать нужную часть адресного пространства на конкретный участок физической памяти. (Об этом мы поговорим чуть позже.)