4.6. Стековая организация памяти

Во всех предыдущих типах памяти поиск искомой информации производится по адресу ячейки памяти или по её содержанию (как в кэш-памяти). Но есть возможность использовать безадресные команды, которые ускоряют работу. Для этих целей используется стек.

Стек представляет собой группу последовательно пронумерованных регистров или ячеек памяти, снабжённых указателем стека, в которой автоматически при записи или считывании устанавливается адрес последней занятой ячейки стека (называемой вершиной стека).

При операции записи заносимое в стек слово помещается в следующую по порядку свободную ячейку стека, а при считывании из стека извлекается последнее поступившее в него слово.

Это делается автоматически, поэтому могут использоваться команды с безадресным заданием операнда – здесь команда содержит адрес ячейки памяти или регистра, откуда слово передаётся в стек или куда загружается из стека. Это позволяет экономить память на форматах команд, но сложнее передача управления.

4.7. Виртуальная память

Для увеличения объёма памяти системы и для работы в многозадачном режиме была разработана концепция виртуальной памяти.

Виртуальная память (Virtual Memory) представляет собой программно-аппаратное средство расширения пространства памяти, предоставляемой программе в качестве оперативной.

Эта память физически реализуется с помощью оперативной и дисковой памяти под управлением соответствующей операционной системы.

Суть её в том, что на НЖМД создаётся файл обмена (Swap-файл), являющийся как бы расширением ОП.

Виртуальное пространство памяти разбито на страницы фиксированного размера (4 – 8 Кбайт). В физической ОП в каждый момент времени присутствует только часть из них. Остальные страницы хранятся на диске, откуда ОС может «подкачать» их в физическую память, предварительно выгрузив на диск часть неиспользуемых в данный момент модифицированных страниц.

Обращение процессора к ячейке виртуальной памяти, присутствующей в физической памяти, происходит обычным способом.

Если же затребованная область в данный момент не отображена в физической памяти, процессор вырабатывает внутреннее прерывание, по которому ОС программы организует замещение страниц, называемое свопингом (Swapping).

Когда все ячейки реальной ОП заняты, а для работы программ нужна память, менеджер виртуальной памяти ОС освобождает физическую память, перенося часть информации, которая давно не использовалась, в файл обмена.

Виртуальную память поддерживают процессоры, работающие в защищённом режиме, начиная с 80286, но реально её широко стали использовать только в ОС и оболочках для 32-разрядных процессоров.

В принципе файл подкачки может располагаться и на сетевом диске, но при этом трафик сети будет напряжённым. Вопросами организации виртуальной памяти занимается ядро ОС.

Концепция виртуальной памяти широко используется в многозадачных режимах ОС Windows 95/98, ME, 2000, XP и WINDOWS NT.

4.8. Контрольные вопросы

1. Почему запоминание данных в ОП имеет временный характер?

2. Какие микросхемы динамической памяти известны?

3. Укажите разновидности статической памяти.

4. Перечислите модули для размещения памяти.

5. Какие разновидности памяти для долговременного хранения Вы знаете?

6. Что такое стековая и виртуальная память?

7. Где располагается виртуальная память?