Virtuelna memorija

Maturski, seminarski i diplomski radovi iz informatike.

Ušte od najranite denovi na razvojot na kompjuterite, programerite sakale neograničeni količestva na brza memorija. Način za da im se pomogne e formiraweto na iluzija deka raspolagaat so neoograničeni količestva brza memorija. Postojat mnogu tehniki za sozdavawe na ovaa iluzija i za podobruvawe na nejzinite performansi.

1. Osnovni koncepti на виртуелна меморија

Kako što keš memorijata se koristi kako metoda za ovozmožuvawe brz pristap, taka glavnata memorija može da se odnesuva kako “ keš memorija “ za sekundarnata memorija, obično implementirana kako magneten disk. Ovaa tehnika se narekuva virtuelna memorija.
Postojat dve glavni motivacii za virtuelna memorija : možnosta za efikasno delewe na memorijata pomeđu poveće programi i otstranuvawe na teškotiite za programirawe poradi maloto, ograničeno količestvo na glavna memorija.
Neka postojat poveće programi koi što se izvršuvaat istovremeno na kompjuterot. Vkupnoto količestvo na memorija potrebno da se izvršat site tie programi može da bide mnogu pogolemo od fizičkata memorija, a sepak vo odreden moment od vremeto aktivno se koristi samo eden del od fizičkata memorija.
Glavnata memorija treba da gi sodrži samo aktivnite delovi na programite, isto kako što keš memorijata go sodrži samo aktivniot del od edna programa. Ova ovozmožuva efikasna podelba na procesorot i glavnata memorija među korisnicite.
Drugata motivacija e da im se ovozmoži na korisničkite programi da zafaćaat poveće memorija otkolku što navistina ima glavna memorija. Porano programerite odreduvale podelba na programata na delovi koi što vo tekot na izvršuvaweto na programata se smestuvale vo glavnata memorija i se obnovuvale vo sekundarnata pod kontrola na korisnička programa. Poradi toa programiraweto pretstavuvalo golem problem. Virtuelnata memorija, pak od druga strana, avtomatski upravuva so dvo nivovskata hierarhija pretstavena so glavnata memorija i sekundarnata memorija.
Za sekoja programa se definira adresen prostor (address space ) odnosno odreden broj memoriski lokacii rezervirani za taa programa. So toa se vrši zaštita na programite edna od druga i na operativniot sistem od programite. Virtuelnata memorija go ovozmožuva prenesuvaweto na adresniot prostor za sekoja programa.
Konceptot na rabota na virtuelnata memorija i na keš memorijata e ist, no se koristat različni termini. Taka blok vo virtuelna memorija se narekuva stranica (page) , a aktivnosta što doveduva do nepogoduvawe generira greška na stranica (page fault ).
Procesorot sozdava virtuelna adresa (virtual address ), koja so pomošna hardver i softver se preveduva vo fizička adresa ( physical address ) vo glavnata memorija, kako što e prikažano na slikata br.1

Procesot na mapirawe na stranicite od virtuelno adresiranata memorija vo fizičkata memorija se narekuva mapirawe na memorijata (memory mapping ) ilim preveduvawe na adresi ( address translation ).
Virtulenata memorija isto go poednostavuva načinot na koj se zapišuvaat programite vo memorijata, bidejći vrši relokacija. Toa znači deka memoriskite stranici se smestuvaat na različni mesta vo memorijata, t. e. za da se smesti edna programa ili edna datoteka ne e potrebno da se bara kontinuiran sloboden del od memorijata tuku se baraat prazni odnosno nepotpolneti memoriski stranici vo fizičkata memorija. Za ovaa aktivnost porano bil potreben dodaten hardver i specijalna podrška na operativniot sistem koja što virtuelnata memorija ja sproveduva.
Kako što e prikažano na slikata br. 2 , virtuelnata adresa se sostoi od broj na virtuelna stranica ( virtual page number ) i stranično pomestuvawe ( page off set ). Brojot na virtuelna stranica se preveduva vo broj na fizička stranica ( physical page number ), koj go formira gorniot del na fizičkata adresa, dodeka pomestuvaweto go formira gorniot del. Brojot na bitovi na delot za pomestuvawe ja definira goleminata na stranicata. Brojot na adresibilni stranici kaj virtuelnata adresa ne mora da se sovpađa so soodvetniot broj na adresibilni stranici kaj fizičkata adresa.