Компьютерные основы программирования. Виртуальная память. Частой. Лекция 13

• Виртуальная память создает иллюзию монопольно выделенного адресного пространства.  

• В отличие от монопольно захваченного процессора, виртуальная память работает с адресным пространством.  

• Виртуальная память позволяет эффективно использовать физическую память.  

• Виртуальная память преобразует виртуальные адреса в физические.  

• В компактных устройствах, таких как SIM-карты, виртуальная память используется для экономии ресурсов.  

• Виртуальная память обеспечивает изоляцию адресных пространств, что упрощает управление памятью.  

• Линейное адресное пространство: упорядоченное множество смежных неотрицательных целочисленных адресов.  

• Виртуальное адресное пространство: множество виртуальных адресов, кратных степени двойки.  

• Физическое адресное пространство: множество адресов, кратных другой степени двойки.  

• Ячейка памяти может иметь несколько адресов.  

• Каждый байт в основной памяти имеет один физический адрес и один или более виртуальных адресов.  

• Виртуальная память позволяет эффективно использовать физическую память и упрощает управление памятью.  

• Виртуальная память используется для эффективного использования физической памяти.  

• Виртуальное адресное пространство может быть реализовано на диске, что делает его медленным и дешевым.  

• Динамическая память, в которую отображаются части виртуального адресного пространства, быстрая и дорогая.  

• Виртуальная память упрощает управление памятью для прикладных программистов.  

• Каждый процесс получает свой экземпляр линейного адресного пространства.  

• Операционная система обеспечивает изоляцию адресных пространств, предотвращая обращение одного процесса в адресное пространство другого.  

• Виртуальная память состоит из страниц на диске, которые кэшируются в физической памяти.  

• Страницы могут быть заполненными или пустыми, и некоторые страницы могут присутствовать в двух экземплярах.  

• Организация виртуальной памяти требует сложных и дорогостоящих алгоритмов замены.  

• Виртуальная память использует высокоэффективные дисциплины кэширования, такие как write-back.  

• В некоторых случаях могут потребоваться специальные решения для отображения виртуальной памяти в физическую.  

• Универсальные средства отображения могут оказаться неэффективными в специальных ситуациях.  

• Таблица страниц хранит информацию о соответствии виртуальных и физических страниц.  

• Таблица формируется для каждого процесса в ядре операционной системы.  

• В таблице указываются номера физических страниц или адреса на диске.  

• Страничный сбой возникает, когда страница виртуальной памяти отсутствует в физической памяти.  

• При страничном сбое фиксируется промах, и операционная система выбирает жертву для освобождения места в памяти.  

• Локальность помогает снизить количество промахов и улучшить производительность.  

• Пробуксовка возникает, когда сумма рабочих наборов всех процессов превышает размер основной памяти.  

• В таких случаях процессы конкурируют за ограниченную физическую память, что снижает производительность.  

• Механизм виртуальной памяти полезен, но его функциональность можно ограничить в некоторых случаях.  

• Виртуальная память позволяет каждому процессу иметь свое адресное пространство.  

• Виртуальные адреса отображаются на физические адреса через трансляцию адресов.  

• Виртуальные страницы могут отображаться на разные физические страницы в разные моменты времени.  

• Виртуальная память позволяет разделять код между процессами.  

• Упрощение связывания и загрузки программ благодаря трансляции адресов.  

• Виртуальное адресное пространство используется для связывания и загрузки программ.  

• Таблица страниц содержит информацию о правах доступа к страницам.  

• Обработчик сбоев проверяет права доступа перед загрузкой страницы в память.  

• При отсутствии прав доступа процесс прекращает исполнение.  

• Виртуальное адресное пространство отображается на физическое через функцию отображения.  

• Если данные по виртуальному адресу отсутствуют в физической памяти, функция возвращает специальное значение.  

• Виртуальный адрес разделяется на номер виртуальной страницы и смещение.  

• Номер виртуальной страницы транслируется в номер физической страницы.  

• Таблица страниц содержит атрибуты, такие как наличие страницы в памяти.  

• При страничном попадании процессор направляет виртуальный адрес устройству управления памятью.  

• Устройство управления памятью дважды обращается к памяти: сначала к таблице страниц, затем к физической памяти.  

• При страничном сбое процессор направляет виртуальный адрес, устройство управления памятью обнаруживает отсутствие страницы и запускает исключение.  

• Между памятью и процессором стоит кэш, реализованный с помощью статической памяти.  

• Кэширование позволяет ускорить доступ к данным.  

• Процессор выдает виртуальный адрес, устройство управления памятью запрашивает таблицу страниц, извлекает физический адрес и передает данные процессору.  

• В некоторых случаях трансляция адресов становится слишком медленной.  

• Вводится дополнительный кэш для кэширования табличных записей.  

• Это позволяет сократить количество обращений к памяти до одного, если повезет.  

• Процессоры и системы команд имеют большой запас, что создает накладные расходы.  

• Таблица адресов разбивается на несколько уровней для уменьшения размера.  

• Локальность и кэширование помогают ускорить доступ к таблицам.  

• Виртуальная память предоставляет каждому процессу линейное адресное пространство.  

• Она позволяет эффективно использовать динамическую память и упрощает управление памятью.  

• Проверка полномочий происходит при первом обращении к виртуальной памяти.