Pamięć wirtualna
Pamięć wirtualna to sposób zarządzania pamięcią, który jest najnowszym trendem w technologii stosowanej w komputerach. Sprzęt (fizyczna część komputera, taka jak procesor czy karta graficzna) uruchamia oprogramowanie. Oprogramowanie to będzie potrzebowało pamięci komputerowej do działania, i robić to, co musi zrobić. Większość obecnie używanych komputerów może robić więcej niż jedną rzecz na raz, uruchamiają więcej niż jedną aplikację. Jest to tzw. multiprocessing.
W tym przypadku wszystkie programy lub aplikacje, które są uruchomione na komputerze w danym momencie, dzielą się jego zasobami. Komputer nie ma więcej procesorów ani pamięci głównej (RAM) tylko dlatego, że uruchamia się na nim więcej programów.
Pamięć wirtualna to pojęcie, że aplikacja widzi blok pamięci o danym rozmiarze. Aplikacja może korzystać z tej pamięci tak, jak uzna to za stosowne. Ten blok pamięci jest wirtualny w tym sensie, że pochodzi z różnych części. Część z nich może znajdować się w pamięci głównej komputera, ale część może być również na dysku. Jednostka centralna posiada specjalną część, zwaną Arithmetic Logic Unit, która wykonuje niektóre tłumaczenia pomiędzy pamięcią aplikacji a zasobami systemowymi. Współczesne systemy operacyjne również wykonują część tej pracy.
Gdy program próbuje uzyskać dostęp do bloku pamięci, który nie znajduje się w pamięci systemowej, program ten zostaje zatrzymany, a blok zostaje załadowany do pamięci systemowej. To, co było w tej części pamięci systemowej, jest zapisywane na dysku. Zwykle nazywa się to stronicowaniem.
Niektóre systemy komputerowe, takie jak systemy wbudowane, nie korzystają z pamięci wirtualnej, ponieważ wymagają bardzo szybkiego czasu reakcji, lub takiego, który zawsze pozostaje taki sam. Jednym z problemów jest to, że w przypadku pamięci wirtualnej trudno jest przewidzieć czas reakcji. Aplikacja, która wykorzystuje część pamięci, która musi być załadowana z dysku, będzie miała inny czas reakcji niż ta, która nie jest. Dlatego też koncepcja pamięci wirtualnej nie jest stosowana w systemach wbudowanych.
Program uważa, że ma duży zakres sąsiadujących ze sobą adresów, ale w rzeczywistości części, których obecnie używa, są rozproszone po pamięci głównej, a nieaktywne części są zapisywane w pliku na dysku.
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest pamięć wirtualna?
O: Pamięć wirtualna to sposób zarządzania pamięcią komputera, który umożliwia aplikacjom dostęp do bloku pamięci o określonej wielkości. Ten blok pamięci może pochodzić z różnych części, takich jak pamięć główna lub dysk.
P: Jak działa pamięć wirtualna?
O: Pamięć wirtualna działa w ten sposób, że umożliwia jednostce arytmetyczno-logicznej procesora wykonywanie tłumaczeń między aplikacjami a zasobami systemowymi. Część tej pracy wykonują również nowoczesne systemy operacyjne. Gdy aplikacja próbuje uzyskać dostęp do bloku pamięci, który nie znajduje się w pamięci systemowej, zostaje zatrzymana i blok ten zostaje załadowany do pamięci systemowej.
P: Jakie są przykłady komputerów, które nie korzystają z Pamięci wirtualnej?
O: Systemy wbudowane są jednym z przykładów komputerów, które nie korzystają z Pamięci wirtualnej, ponieważ wymagają szybkich czasów reakcji lub takich, które zawsze pozostają niezmienne. W przypadku pamięci wirtualnej trudno jest przewidzieć czas reakcji, dlatego nie stosuje się jej w systemach wbudowanych.
P: Co to jest multiprocessing?
O: Wieloprocesorowość to sytuacja, w której komputer może wykonywać więcej niż jedną rzecz jednocześnie, uruchamiając wiele aplikacji jednocześnie, które współdzielą jego zasoby.
P: Co się dzieje, gdy aplikacja próbuje uzyskać dostęp do bloku pamięci, który nie znajduje się w pamięci systemowej?
O: Gdy aplikacja próbuje uzyskać dostęp do bloku Pamięci, którego nie ma w Pamięci systemowej, zostanie zatrzymana i blok ten zostanie załadowany do Pamięci systemowej.
P: Co to jest stronicowanie?
O: Stronicowanie oznacza sytuację, w której to, co znajdowało się w danej części Pamięci systemowej, musi zostać zapisane z powrotem na dysku z powodu dostępu aplikacji do innej części, która nie była tam pierwotnie zapisana.
