Mis on virtuaalne mälu?
Virtuaalne mälu on salvestusmehhanism, mis pakub kasutajale illusiooni väga suure põhimälu omamisest. Seda tehakse nii, et käsitletakse osa sekundaarmälust põhimäluna. Virtuaalmälus saab kasutaja salvestada protsesse, mille suurus on suurem kui olemasolev põhimälu.
Seetõttu laadib operatsioonisüsteem ühe pika protsessi põhimällu laadimise asemel põhimällu rohkem kui ühe protsessi erinevad osad. Virtuaalmälu rakendatakse enamasti nõudluse otsingul ja segmenteerimisel.
Selles opsüsteemi õpetuses saate teada:
- Mis on virtuaalne mälu?
- Kuidas virtuaalne mälu töötab?
- Mis on nõudluse otsing?
- Lehe asendamise meetodite tüübid
- FIFO lehe asendamine
- Optimaalne algoritm
- LRU lehekülje asendamine
- Virtuaalse mälu eelised
- Virtuaalse mälu puudused
Miks on vaja virtuaalset mälu?
Siin on virtuaalse mälu kasutamise põhjused:
- Alati, kui teie arvutis pole füüsilises mälus ruumi, kirjutab see mälupildid, mida ta peab mälukaardile, kõvakettale virtuaalse mäluna.
- Kui Windowsi kasutav arvuti vajab rohkem mälu / RAM-i, siis on see süsteemi installitud, kasutab see selleks väikest osa kõvakettast.
Kuidas virtuaalne mälu töötab?
Kaasaegses maailmas on virtuaalne mälu muutunud tänapäeval üsna tavaliseks. Seda kasutatakse alati, kui mõned lehed vajavad täitmiseks põhimällu laadimist ja nende paljude lehtede jaoks pole mälu saadaval.
Niisiis, sel juhul otsib operatsioonisüsteem selle asemel, et takistada lehtede sisestamist põhimällu, RAM-i, mis on viimastel aegadel minimaalselt kasutatud või millele ei ole sekundaarmälus viidatud, et teha ruumi uute lehtede jaoks põhimälu.
Mõistame virtuaalse mälu haldamist ühe näite abil.
Näiteks:
Oletame, et operatsioonisüsteem nõuab kõigi töötavate programmide salvestamiseks 300 MB mälu. Kuid praegu on RAM-is salvestatud ainult 50 MB vaba füüsilist mälu.
- Seejärel seadistab operatsioonisüsteem 250 MB virtuaalset mälu ja kasutab selle 250 MB haldamiseks programmi nimega Virtual Memory Manager (VMM).
- Niisiis loob VMM sellisel juhul kõvakettale vajaliku lisamälu salvestamiseks 250 MB suuruse faili.
- Nüüd jätkab operatsioonisüsteem adresseerivat mälu, kuna ta arvestab RAM-i salvestatud 300 MB reaalset mälu, isegi kui ruumi on ainult 50 MB.
- VMM-i ülesandeks on hallata 300 MB mälu, isegi kui vaba mäluruumi on vaid 50 MB.
Mis on nõudluse otsing?
Nõudlusotsingumehhanism sarnaneb suuresti vahetusvahetussüsteemiga, kus sekundaarmällu salvestatud protsessid ja lehed laaditakse ainult nõudmisel, mitte ette.
Niisiis, kui kontekstivahetus toimub, ei kopeeri operatsioonisüsteem kunagi ühtegi vana programmi lehte kettalt ega ühtegi uue programmi lehte põhimällu. Selle asemel alustab see uue programmi käivitamist pärast esimese lehe laadimist ja tõmbab programmi lehed, millele on viidatud.
Kui programm viitab programmi täitmise ajal lehele, mis ei pruugi põhimälus saadaval olla, kuna see vahetati, peab protsessor seda kehtetuks mäluviiteks. Seda seetõttu, et lehe tõrge ja ülekanded saadavad juhtimise programmist tagasi operatsioonisüsteemile, mis nõuab lehe mällu tagasi salvestamist.
Lehe asendamise meetodite tüübid
Siin on mõned olulised lehe asendamise meetodid
- FIFO
- Optimaalne algoritm
- LRU lehekülje asendamine
FIFO lehe asendamine
FIFO (First-in-first-out) on lihtne rakendusmeetod. Selles meetodis valib mälu lehe asendamiseks, mis on mälu virtuaalses aadressis olnud kõige kauem.
Funktsioonid:
- Kui laaditakse uus leht, eemaldatakse see leht hiljuti mälust. Seega on lihtne otsustada, milline leht tuleb eemaldada, kuna selle identifitseerimisnumber on alati FIFO korstnas.
- Põhimälu vanim leht on see, mis tuleks kõigepealt välja vahetada.
Optimaalne algoritm
Optimaalne lehe asendamise meetod valib selle lehe asendamiseks, mille jaoks on kõige pikem aeg järgmise viiteni.
Funktsioonid:
- Optimaalse algoritmi tulemuseks on kõige vähem lehevigu. Seda algoritmi on keeruline rakendada.
- Optimaalsel lehe asendamise algoritmimeetodil on kõigist algoritmidest madalaim lehevigade määr. See algoritm on olemas ja seda tuleks nimetada MIN või OPT.
- Asendage leht, mida erinevalt pikemat aega kasutada. See kasutab ainult aega, kui lehte on vaja kasutada.
LRU lehekülje asendamine
LRU täielik vorm on viimati kasutatud leht. See meetod aitab operatsioonisüsteemil leida lehekasutust lühikese aja jooksul. See algoritm tuleks rakendada, ühendades loenduri paarislehega.
Kuidas see töötab?
- Põhimälus kõige kauem kasutamata leht valitakse asendamiseks.
- Lihtne rakendada, pidada nimekirja, asendada lehti, vaadates ajas tagasi.
Funktsioonid:
- LRU asendusmeetodil on suurim arv. Seda loendurit nimetatakse ka vananemisregistriteks, mis määravad nende vanuse ja selle, kui palju peaks ka nende seotud lehtedele viitama.
- Põhimälus pole kõige kauem kasutatud leht, mis tuleks välja vahetada.
- Samuti peab see loendit ja asendab lehti, vaadates ajas tagasi.
Vigade määr
Veamäär on sagedus, millega kavandatud süsteem või komponent ebaõnnestub. See väljendub läbikukkumistes ajaühikus. Seda tähistatakse kreeka tähega λ (lambda).
Virtuaalse mälu eelised
Siin on virtuaalse mälu kasutamise plussid / eelised:
- Virtuaalmälu aitab kiirust juurde saada, kui programmi täitmiseks on vaja ainult teatud programmi segmenti.
- Sellest on palju abi mitmeprogrammilise keskkonna juurutamisel.
- See võimaldab teil käivitada korraga rohkem rakendusi.
- See aitab teil mahutada paljusid suuri programme väiksematesse programmidesse.
- Ühiseid andmeid või koodi võidakse mälu vahel jagada.
- Protsess võib muutuda isegi suuremaks kui kogu füüsiline mälu.
- Andmeid / koodi tuleks vajadusel kettalt lugeda.
- Koodi saab paigutada ükskõik kuhu füüsilisse mällu, ilma et oleks vaja ümber paigutada.
- Põhimälus tuleks säilitada rohkem protsesse, mis suurendab protsessori tõhusat kasutamist.
- Iga leht salvestatakse kettale, kuni see pärast seda vajalik on, see eemaldatakse.
- See võimaldab korraga käivitada rohkem rakendusi.
- Mitme programmeerimise astmel pole konkreetset piirangut.
- Tuleks kirjutada suuri programme, kuna saadaval olevat virtuaalset aadressiruumi on rohkem kui füüsilist mälu.
Virtuaalse mälu puudused
Siin on virtuaalse mälu kasutamise puudused / miinused:
- Kui süsteem kasutab virtuaalset mälu, võivad rakendused töötada aeglasemalt.
- Tõenäoliselt võtab rakenduste vahetamine rohkem aega.
- Pakub teie jaoks vähem kõvakettaruumi.
- See vähendab süsteemi stabiilsust.
- See võimaldab suurematel rakendustel töötada süsteemides, mis ei paku nende käitamiseks üksi piisavalt füüsilist RAM-i.
- See ei paku sama jõudlust kui RAM.
- See mõjutab negatiivselt süsteemi üldist jõudlust.
- Kasutage salvestusruumi, mida võib andmete pikaajaliseks salvestamiseks muidu kasutada.
Kokkuvõte:
- Virtuaalne mälu on salvestusmehhanism, mis pakub kasutajale illusiooni väga suure põhimälu omamisest.
- Virtuaalset mälu on vaja alati, kui teie arvutis pole füüsilises mälus ruumi
- Nõudlusotsingumehhanism sarnaneb suuresti vahetusvahetussüsteemiga, kus sekundaarmällu salvestatud protsessid ja lehed laaditakse ainult nõudmisel, mitte ette.
- Olulised lehe asendamise meetodid on 1) FIFO 2) Optimaalne algoritm 3) LRU lehe asendamine.
- FIFO (First-in-first-out) meetodil valib mälu lehe asendamiseks, mis on mälu virtuaalses aadressis olnud kõige kauem.
- Optimaalne lehe asendamise meetod valib selle lehe asendamiseks, mille jaoks on kõige pikem aeg järgmise viiteni.
- LRU meetod aitab operatsioonisüsteemil leida lehekasutust lühikese aja jooksul.
- Virtuaalmälu aitab kiirust juurde saada, kui programmi täitmiseks on vaja ainult teatud programmi segmenti.
- Kui süsteem kasutab virtuaalset mälu, võivad rakendused töötada aeglasemalt.