Πώς διαχειρίζεται ο υπολογιστής τη μνήμη;

- Το λειτουργικό σύστημα διαιρεί τη φυσική μνήμη σε σελίδες , και εκχωρεί σε κάθε σελίδα μια μοναδική διεύθυνση στην εικονική μνήμη.

- Όταν μια διεργασία χρειάζεται μνήμη, το λειτουργικό σύστημα εκχωρεί ένα εύρος εικονικών διευθύνσεων για αυτήν. Εάν δεν υπάρχει αρκετή διαθέσιμη φυσική μνήμη, το λειτουργικό σύστημα μετακινεί ορισμένες σελίδες από τη φυσική στη μνήμη δίσκου (γνωστή ως σελιδοποίηση ), ελευθερώνοντας χώρο για νέες σελίδες.

2. Αλγόριθμοι αντικατάστασης σελίδας:

- Για την αποτελεσματική διαχείριση της αντικατάστασης σελίδων, το λειτουργικό σύστημα χρησιμοποιεί διαφορετικούς αλγόριθμους. Τα κοινά περιλαμβάνουν:

- Λιγότερα χρησιμοποιήθηκε πρόσφατα (LRU): Αντικαθιστά τη σελίδα που είναι αδρανής (αχρησιμοποίητη) για το μεγαλύτερο χρονικό διάστημα.

- First In First Out (FIFO): Αντικαθιστά την παλαιότερη σελίδα, ανεξάρτητα από τη χρήση.

- Δεύτερη ευκαιρία: Παραλλαγή του FIFO που δίνει στις σελίδες μια "δεύτερη ευκαιρία" εάν έχει γίνει πρόσφατα αναφορά.

3. Απαίτηση σελιδοποίησης:

- Το λειτουργικό σύστημα φέρνει μια σελίδα στη φυσική μνήμη μόνο όταν είναι πραγματικά απαραίτητη. Αυτό μειώνει τη χρήση της μνήμης και επιταχύνει την εκτέλεση αποφεύγοντας περιττές φορτώσεις σελίδων.

4. Μέθοδοι εκχώρησης μνήμης:

- Σταθερή κατανομή: Διαχωρίζει τη μνήμη σε διαμερίσματα σταθερού μεγέθους, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν αποκλειστικά από τις διεργασίες.

- Κατανομή μεταβλητής: Εκχωρεί διαφορετικά ποσά μνήμης με βάση τις συγκεκριμένες ανάγκες κάθε διαδικασίας. Αυτό βελτιστοποιεί τη χρήση της μνήμης, αποτρέποντας τον κατακερματισμό και τη σπατάλη χώρου.

5. Ανταλλαγή:

- Όταν εξαντληθεί όλη η φυσική μνήμη και απαιτείται περισσότερη, το λειτουργικό σύστημα μπορεί να μετακινήσει ολόκληρες διεργασίες από τη φυσική μνήμη στην αποθήκευση στο δίσκο (εναλλαγή χώρου ) χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που ονομάζεται εναλλαγή.

- Οι ανταλλαγμένες διεργασίες αποκαθίστανται στη φυσική μνήμη όταν χρειάζεται να εκτελεστούν ξανά.

6. Προσωρινή μνήμη:

- Η CPU χρησιμοποιεί μικρή, γρήγορη μνήμη που ονομάζεται cache για αποθήκευση δεδομένων και οδηγιών που χρησιμοποιήθηκαν πρόσφατα για γρήγορη πρόσβαση.

- Διαφορετικά επίπεδα κρυφής μνήμης λειτουργούν κοντά στην CPU με αυξανόμενη ταχύτητα και μειούμενο μέγεθος.

7. Προστασία μνήμης:

- Το λειτουργικό σύστημα χρησιμοποιεί τεχνικές προστασίας μνήμης για να αποτρέψει τις διαδικασίες από την πρόσβαση σε περιοχές περιορισμένης μνήμης ή την αντικατάσταση μεταξύ τους.

- Αυτό διασφαλίζει την ακεραιότητα των δεδομένων και ενισχύει την ασφάλεια.

8. Τμηματοποίηση:

- Μια εναλλακτική προσέγγιση στη διαχείριση της μνήμης όπου η μνήμη χωρίζεται σε τμήματα με βάση τη λογική λειτουργικότητα και όχι τις σελίδες σταθερού μεγέθους.

9. Εκχώρηση μνήμης Buddy:

- Μια στρατηγική κατανομής μνήμης που χωρίζει τη μνήμη σε μπλοκ ίδιου μεγέθους, τα οποία μπορούν να υποδιαιρεθούν περαιτέρω ανάλογα με τις ανάγκες.

10. Πίνακες σελίδων και πίνακες ανεστραμμένων σελίδων:

- Οι πίνακες σελίδων είναι δομές δεδομένων που αντιστοιχίζουν τις διευθύνσεις εικονικής μνήμης σε διευθύνσεις φυσικής μνήμης, επιτρέποντας στο λειτουργικό σύστημα να διαχειρίζεται αποτελεσματικά τις αντικαταστάσεις σελίδων και την πρόσβαση στη μνήμη.

- Οι πίνακες ανεστραμμένων σελίδων αποθηκεύουν αντιστοιχίσεις μεταξύ διευθύνσεων φυσικής μνήμης και διευθύνσεων εικονικής μνήμης, βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα των λειτουργιών διαχείρισης μνήμης.

Αυτές οι τεχνικές και οι αλγόριθμοι εξελίσσονται συνεχώς καθώς τα συστήματα υπολογιστών προσπαθούν για βελτιωμένη αποτελεσματικότητα και απόδοση διαχείρισης μνήμης.