4.3.1. Общая характеристика виртуальной памяти
4.3.1.1. Определения виртуальной памяти и иерархия видов памяти
Виртуальная память - это интерфейс, предоставляемый пользователю, для обращения к физической памяти. При этом, через этот интерфейс осуществляется доступ к пространству памяти, существенно большему, чем физический.
Такая возможность обеспечивается за счет дисковой памяти. Поэтому в системах управления виртуальной памятью задействованы все уровни иерархии памяти:
Вопрос (
----------------------
| ^ | Внешняя память |
| | ----------------------
| | ^ v
| | ----------------------
| | | Оперативная память |
| | ----------------------
| | ^ v
v | ----------------------
скорость объем | Кэш-память |
----------------------
)Вопрос
Память любого уровня можно рассматривать как кэш памяти более высокого уровня.
Кэш-память основана на предвосхищении наиболее вероятного использования данных процессором.
Вопрос (
Эффективность кэша зависит от:
физических свойств;
алгоритмов кэша;
программы (условных переходов).
)Вопрос
Типичный размер кэша - 1 % ОЗУ. При этом вероятность успеха при доступе составляет 90-95 %.
4.3.1.2. Особенности виртуальной памяти
Суть виртуальной памяти состоит в том, что адреса, к которым обращается процесс, отделяются от адресов, реально существующих в физической памяти.
Адреса, к которым обращается процесс, являются виртуальными адресами, а те адреса, которые существуют в физической памяти, называются реальными адресами. Причем, общее пространство виртуальных адресов может быть существенно больше пространства реальных адресов.
Вопрос (
)Вопрос
Таким образом, в системе существует два адреса: V - виртуальный и R - реальный. Виртуальный адрес отображается в реальный адрес с помощью “механизма отображения”.
Объект с виртуальным адресом V может находиться в любом месте с физическим адресом R, более того, этот объект может и не находиться в физической памяти. При обращении к нему в процессе выполнения программы и при обнаружении того, что объект отсутствует в физической памяти в момент обращения, запускается целый механизм загрузки объекта с диска в физическую память. После загрузки обращение к объекту производится вновь уже с положительным результатом. Причем, это делается незаметно, прозрачно для пользователя.
Способы распределения физической памяти, которые были рассмотрены ранее, относились к связанному распределению. Т.е. объект должен занимать в памяти непрерывную последовательность ячеек.
Виртуальная память снимает ограничение связанности для физической памяти. В виртуальной памяти объект должен занимать непрерывную последовательность ячеек, а в физической памяти соответствующие ячейки могут располагаться в произвольных местах.
Однако, несвязанность памяти нельзя доводить до абсурда, т. к. с увеличением степени несвязанности увеличиваются затраты на механизм отображения.
Вопрос (
Поэтому связанность сохраняют внутри блоков виртуальной и физической памяти, а расположение последовательных блоков виртуальной памяти не требует их последовательного расположения в физической памяти.
)Вопрос