Глава VIII. ВИРТУАЛНА ПАМЕТ

Дискутираните в гл. VII стратегии за управление на паметта имат за цел да държат, с оглед на мултипрограмирането, много процеси в паметта едновременно. Но както беше посочено, те изискват цялото адресно пространство на процеса да бъде поместено в основната (оперативната) памет, преди да започне изпълнението му. Така големината на програмите е ограничена от размера на основната памет.

Ако се разгледат реалните програми, очевидно е, че в много случаи не е необходима цялата програма. Например: декларирани са разни таблици, масиви, списъци (и съответно им е разпределена памет), но много често те не се използват изцяло; в програмите има клонове, които се използват само при определени условия, и т.н.

Възможността да се изпълнява програма, която само отчасти е поместена в паметта, дава много предимства: повече потребители ще бъдат обслужвани едновременно (повишава се използването на процесора и пропускателната способност, обаче не и времето за отговор или за чакане), потребителските програми не са ограничени от обема на паметта, по-малко входно-изходни операции са необходими при размяна и т.н. Или полза има и потребителят, и ОС.

Виртуалната памет е техника, която позволява изпълнение на програми, които не са изцяло поместени в основната памет. Главното предимство на виртуалната памет е, че потребителските програми могат да бъдат по-големи от основната памет. Виртуалната памет се реализира чрез средствата на страничната или на сегментната, или на странично-сегментната организация, и чрез механизма за размяна. Обикновено се използва страничната организация и затова разглеждането в главата се базира на нея, но резултатите са приложими и за сегментната или за странично-сегментната организация. Най-общо казано, виртуалната памет не е лесно да бъде реализирана и дори би могла да доведе до намаляване на производителността, ако предварително не се вземат мерки.

8.1. СЪЩНОСТ НА ВИРТУАЛНАТА ПАМЕТ

Виртуалната памет е отделяне на потребителската логическа памет от реалната (основната) памет. Виртуалната памет съществува наред с основната памет, при което между тях се осъществява динамично съответствие чрез механизмите на страничната организация (респ. сегментната или странично-сегментната). Виртуалната памет представлява адресно пространство, разделено на страници (сегменти, сегменти и страници), разположени върху външно запомнящо устройство (което обикновено е магнитен диск).

В системите с виртуална памет програмистите съставят своите програми така, като че ли имат на разположение практически неограничен обем основна (оперативна) памет. Те не се грижат за организиране на припокриване на отделните части на заданията си или за организиране на работни файлове. Работата на Виртуалната памет много наподобява системите със странична организация и размяна. На всяко избрано за изпълнение задание се разпределя област от виртуалната памет, в която то се разполага, а известен брой негови страници се прехвърлят в основната памет. По-нататьк, по време на изпълнение, страници постоянно се извеждат и въвеждат. Системен механизъм, наречен управление на вторичната памет, поддържа таблица с информация за съответствието между виртуалните адреси и физическото разположение на данните върху диска (възможно е адресите на страниците във вторичната памет