Лекционный материал "Виртуальная память"

Виртуальная память
Лекция № 17

Память
Памятью компьютера называется совокупность устройств для хранения программ, вводимой информации, промежуточных результатов и выходных данных.

Классификация памяти

Внешняя память
Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных. Целостность содержимого ВЗУ не зависит от того, включен или выключен компьютер. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:

Виртуальная память или файл подкачки
Файл подкачки или виртуальная память — это способ системы виртуальной памяти увеличить оперативную память, когда ее не хватает для совершения операций. Система автоматически задействует файл подкачки, когда приложениям не хватит системной памяти ОЗУ. Хотя система сама регулирует объем файла подкачки иногда может понадобиться вручную увеличить виртуальную память.

Организация ВП
Для более эффективного функционирования ЭВМ  используется динамический метод  распределения памяти.  При динамическом распределении оперативной памяти выделяется необходимый объем памяти по запросу с учетом потребности задачи. Параллельность процессов обмена и обработки данных приводит к тому, что к оперативной памяти может обращаться несколько устройств (или программ) одновременно, потому требуется организовать очередь обслуживания и использовать концепцию виртуальной памяти. 

В настоящее время  процесс динамического распределения памяти осуществляется  методом относительной адресации  (с использованием  виртуальных адресов),  в виде:
1. Страничной организации ВП

2. Сегментной организации ВП  

3. Сегментно-страничная  организация ВП

Страничная организация ВП
При данном методе организации памяти все ресурсы памяти, как оперативной, так и внешней представляются для пользователя единым целым и называются виртуальной памятью.

Страничная организация ВП
Выполняемая программа загружается
в оперативную память не целиком,
а отдельными страницами .
Страница с которой работает
процессор называется активной.

Сегментная организация ВП  
Сегменты – части, на которые разбивается виртуальная память , используемая программой. Это разбиение выполняется либо самим программистом (если он программирует на языке ассемблера), либо компилятором используемого языка программирования. Размеры сегментов могут быть различными, но в пределах максимального размера (в отличии от страничной организации). Разбиение обычно производится  на логически осмысленные части (сегмент данных, сегмент кода ).

Сегментная организация ВП  
Сегментная таблица отличается от страничной и содержит для каждого сегмента размер, режим доступа, флаг присутствия сегмента в памяти. Если сегмент находится в памяти, то в таблице хранится его базовый адрес, а если нет - данные временно вытеснены на диск и хранятся в  (swap file). Если сегмент отсутствует в памяти, то происходит прерывание. Обрабатывая его, система должна загрузить на свободное место в памяти, записать его базовый адрес в таблицу сегментов и затем повторить команду. В каждой записи таблицы хранится флаг, отмечающий, является ли сегмент в памяти «чистым» или «грязным», т.е. совпадает ли его содержимое с дисковой копией или же оно было изменено в памяти после последней загрузки с диска.

Сегментно – страничная организация ВП
Для сегменто-страничного (ССО) метода организации памяти требуется более сложная  аппаратно-программная  организация. При таком методе  используется как  сегментная,  так  и страничная таблицы. Программы  разбиваются  на отдельные массивы. Эти  массивы -   сегменты. Отличие сегмента от страницы состоит в том, что длинна сегмента может изменяться в процессе работы.

Алгоритм увеличения ВП Windows 10

Если вы захотите отменить изменения файла подкачки и разрешить системе управлять виртуальной памятью, то запустите Командную строку и введите команду wmic computersystem where name="%computername%" set AutomaticManagedPagefile=true  затем “Enter” и перезагрузите компьютер

Домашнее задание

Спасибо за внимание