24522

Понятие виртуальной памяти, ее назначение. Свопинг

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Понятие виртуальной памяти ее назначение. Понятие виртуальной памяти. Необходимым условием для того чтобы программа могла выполняться является ее нахождение в оперативной памяти. Уже давно пользователи столкнулись с проблемой размещения в памяти программ размер которых превышает имеющуюся в наличии свободную память.

Русский

2013-08-09

14.41 KB

78 чел.

Вопрос 27. Понятие виртуальной памяти, ее назначение. Свопинг.

§5.3.2.1. Виртуальная память.

Понятие виртуальной памяти.

Необходимым условием для того, чтобы программа могла выполняться, является ее нахождение в оперативной памяти. Уже давно пользователи столкнулись с проблемой размещения в памяти программ, размер которых превышает имеющуюся в наличии свободную память. Данная проблема решается путем использования виртуальной памяти. Виртуальным называется ресурс, который пользователю или пользовательской программе представляется обладающим свойствами, которыми он в действительности не обладает.

Механизм использования виртуальной памяти основан на том, что когда имеющейся оперативной памяти недостаточно, образы неактивных процессов целиком или частично временно выгружаются на диск. К неактивным относятся приостановленные процессы, ожидающие завершения ввода-вывода или освобождения ресурсов, а также процессы в состоянии готовности, стоящие в очереди к процессору. Образы таких неактивных процессов могут быть временно выгружены на диск. Когда подходит очередь выполнения выгруженного процесса, его образ возвращается с диска в оперативную память. Если при этом обнаруживается, что свободного места в оперативной памяти не хватает, то на диск выгружается другой процесс.

То есть ОС производит подмену оперативной памяти дисковой памятью. Пользователь пишет программу, а транслятор, используя виртуальные адреса, переводит ее в машинные коды так, как будто в распоряжении программы имеется однородная оперативная память большого объема. В действительности же все коды и данные, используемые программой, хранятся на диске и только при необходимости загружаются в реальную оперативную память. Виртуальная память работает значительно медленнее, чем реальная оперативная память.

Виртуальная память – это совокупность программно-аппаратных средств, позволяющих использовать прикладные программы, размер которых превосходит имеющуюся оперативную память.

Виртуальная память решает следующие задачи:

- размещение данных в запоминающих устройствах разного типа, например часть кодов программы в оперативной памяти, а часть на диске;

- выбор образов процессов или их частей для перемещения из оперативной памяти на диск и обратно;

- перемещение по мере необходимости данных между памятью и диском;

- преобразование виртуальных адресов в физические.

Все эти действия выполняются автоматически, без участия программиста.

Виртуализация памяти может быть осуществлена на основе двух различных подходов:

- свопинг (swapping) – образы процессов выгружаются на диск и возвращаются в оперативную память целиком;

- виртуальная память (virtual memory) – между оперативной памятью и диском перемещаются части (сегменты, страницы и т. п.) образов процессов.

Свопинг (подкачка) представляет собой частный случай виртуальной памяти, он более прост в реализации. Однако свопингу свойственна избыточность, поскольку когда ОС решает активизировать процесс, для его выполнения, как правило, не требуется загружать в оперативную память все его сегменты полностью. Аналогично при освобождении памяти для загрузки нового процесса обычно не требуется выгружать предыдущий процесс на диск целиком, достаточно вытеснить на диск только часть его образа. Перемещение избыточной информации замедляет работу системы, а также приводит к неэффективному использованию памяти.

Из-за этих недостатков свопинг как основной механизм управления памятью почти не используется в современных ОС. На смену ему пришел более совершенный механизм виртуальной памяти.

Наиболее распространенными реализациями виртуальной памяти являются страничное, сегментное и странично-сегментное распределение памяти.

Страничная виртуальная память организует перемещение данных между памятью и диском страницами – частями виртуального адресного пространства, фиксированного и сравнительно небольшого размера.

Сегментная виртуальная память предусматривает перемещение данных сегментами – частями виртуального адресного пространства произвольного размера, полученными с учетом смыслового значения данных.

Сегментно-страничная виртуальная память использует двухуровневое деление: виртуальное адресное пространство делится на сегменты, а затем сегменты делятся на страницы. Единицей перемещения данных здесь является страница. Этот способ управления памятью объединяет в себе элементы обоих предыдущих подходов.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28807. Внешняя политика Советского государства в 20-30-х гг. Почему в данный период не удалось создать систему международной безопасности 15.85 KB
  Почему в данный период не удалось создать систему международной безопасности Внешняя политика СССР в 2030 гг. СССР добился снятия экономической блокады. 1924-1933 годы постепенного признания СССР.В конце 20х годов произошло резкое ухудшение международного положения СССР.
28808. Истоки и причины Второй Мировой войны. Причины поражения СССР на первом этапе ВОВ. Формирование антигитлеровской коалиции 15.85 KB
  Причины поражения СССР на первом этапе ВОВ. Ослабление СССР репрессиями Сталина только в армии было арестовано и убито около 4 млн человек. Пассивность Франции и Великобритании с целью натравить Гитлера на СССР. Стремление каждой страны Европы достичь своих целей участвуя в войне например Польша мечтала напасть на СССР Италия мечтала захватить соседние земли.
28809. Подготовка и осуществление коренного перелома в ВОВ. Путь к победе. Какие события позволяют судить о решающем вкладе СССР в победу над Германией 18.15 KB
  Наибольшего размаха и напряжения военные действия достигли на советскогерманском фронте где летом в вооруженной борьбе принимало участие с обеих сторон более 700 расчетных дивизий до 12 млн. К осени протяженность советскогерманского фронта достигла почти 6200 км максимальной величины за всю войну. В результате героического сопротивления советских войск наступление противника на южном крыле советскогерманского фронта было остановлено. Несмотря на то что на большинстве участков наступление противника было остановлено положение на южном...
28810. СССР в послевоенные годы. Была ли неизбежна «холодная война» 15.58 KB
  И тем не менее с точки зрения выяснения того когда и как она началась думается имеет существенное значение то какими виделись послевоенные отношения между США и СССР Рузвельту и какой линии он намеревался придерживаться в этом вопросе. В последовавшей затем беседе с советским послом президент особо подчеркнул что считает поддержание и развитие дружественных отношений между США и СССР абсолютно необходимыми и соответствующими интересам обеих стран. Вслед за этим вскоре после состоявшейся в ноябре 1943 года в Тегеране встречи руководителей...
28811. Почему «Хрущевское десятилетие» вошло в историю страны как «оттепель»? Укажите основные направления хрущевских реформ 14.42 KB
  Смерть Сталина устранение от власти Берии положило конец массовому террору в стране. Критика культа личности Сталина разбудила советское общество порождала веру надежду на изменение к лучшему.
28812. Эпоха «развитого социализма» 1965-1985. Почему все попытки модернизации социализма были неудачны 15.78 KB
  Почему все попытки модернизации социализма были неудачны 14 октября 1964 г. Брежнева не был эпохой застоя как утверждала перестроечная историография как не стал и не мог стать периодом официально провозглашенного развитого социализма. Эпоха развитого социализма – закономерный и неизбежный этап кризисного развития советской тоталитарной системы.
28813. СССР в 1985-1991. Каковы основные причины и цели политики «перестройки» 14.88 KB
  Развал СССР. Перестройка общее название совокупности политических и экономических перемен проводившихся в СССР в 1986 1991 годах. В ходе перестройки особенно со второй половины 1989 года после I Съезда народных депутатов СССР резко обострилось политическое противостояние сил выступающих за социалистический путь развития и партий движений связывающих будущее страны с организацией жизни на принципах капитализма а также по вопросам будущего облика Советского Союза взаимоотношений союзных и республиканских органов государственной...
28814. Распад СССР. Становление суверенной России 16.01 KB
  Представители русского населения в Верховном Совете СССР создали фракцию Союз отстаивая права русского населения в союзных республиках которое непременно пострадало бы и пострадало в случае распада СССР.Начавшееся потепление в отношениях с Западом шло лишь за счет уступок со стороны СССР в 1989 г. СССР терял статус великой державы.
28815. Дайте сравнительный анализ программам политических партий в России в начале 20в. 15.01 KB
  Умеренноконсервативноекрыл о возглавляла партия октябристов Союз 17 октября. названа в честь Манифеста 17 октября. Программные цели: дальнейшее развитие политических свобод дарованных Манифестом 17 октября идеал ограниченная конституционная монархия.