Memória virtual no sistema operacional: o que é e como funciona
Publicados: 2022-04-22Como indivíduos, estamos sempre fazendo malabarismos com o trabalho em diferentes esferas de nossas vidas. O mesmo acontece quando estamos trabalhando em um computador. Carregamos vários aplicativos ou abas do navegador de uma só vez.
No entanto, a RAM, a parte da memória que armazena aplicativos em execução ativa, é finita. Portanto, há um limite no carregamento de aplicativos à medida que a RAM acaba. É aqui que entra a memória virtual na arquitetura de computadores.
É um recurso de qualquer sistema operacional no qual uma parte da memória secundária é temporariamente tratada como RAM adicional. Dessa forma, a memória virtual permite compensar a falta de RAM real.
A memória virtual é bastante importante dada a complexidade e o tamanho dos aplicativos nos dias de hoje. Vamos discutir o que é memória virtual e entender melhor esse conceito.
O que é memória virtual no sistema operacional (SO): uma visão geral
Memória virtual ou RAM virtual é um mecanismo para gerenciamento de memória por qualquer sistema operacional (SO) onde uma seção de memória secundária ou volátil é tratada temporariamente como memória principal. Ele faz isso trocando dados que não foram usados recentemente da RAM para o armazenamento em disco, como disco rígido ou unidade de estado sólido. Quando os dados são necessários, eles são copiados de volta para a RAM original.
Isso acontece quando a RAM está baixa e vários processos estão acontecendo simultaneamente. O armazenamento virtual permite que os usuários carreguem volumes maiores de processos computacionais do que a memória primária real disponível, portanto, é benéfico para programas grandes. O sistema operacional também é capaz de carregar diferentes partes de processos separados na memória principal, o que é necessário para multitarefa.
No entanto, se os dados precisarem ser trocados com frequência, o sistema do seu computador poderá ficar lento. A memória virtual é normalmente implementada por segmentação por demanda e paginação por demanda. O conhecimento da paginação por demanda é essencial para explicar a implementação da memória virtual.
Terminologias básicas
Programa: Um conjunto de instruções para a execução de tarefas em um computador
Processo: Um processo no sistema operacional é qualquer atividade para execução de código de programa sequencialmente.
Thread: Caminho seguido durante a execução de um programa. Um sistema operacional tem capacidade multithread para gerenciar várias solicitações por um usuário de forma otimizada.
Página: Em um sistema operacional, a memória é dividida em unidades conhecidas como páginas. Essas páginas são usadas para armazenar programas.
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O que é Paginação por Demanda?
Paginação por Demanda é o processo de armazenar todas as páginas em um processo computacional na memória secundária para gerenciamento de memória virtual. Decidir quais páginas devem fazer parte da memória principal e quais devem estar na memória virtual pode ser difícil de prever antes do requisito real. Assim, nenhuma página é carregada na memória principal de antemão.
Na memória principal, quando uma página é referenciada inicialmente, ela estará presente na memória secundária. As páginas a serem substituídas são determinadas por meio de diferentes algoritmos de substituição de página disponíveis. Assim, a página pode ou não estar disponível na memória principal posteriormente.
Somente as páginas que são exigidas por um processo computacional no momento são carregadas e outras páginas são trocadas sob demanda ou na ocorrência indesejada de falta de página. A memória virtual geralmente é implementada por essa técnica.
Explicando o funcionamento da memória virtual no sistema operacional
Agora que você sabe o que é memória virtual em sistemas operacionais, vamos entender como funciona também.
Sempre que durante a execução de um processo a memória principal não estiver disponível para os programas que precisam ser carregados, o sistema operacional (SO) automaticamente libera espaço para armazenar esses programas na forma de páginas.
Ele faz isso copiando as áreas menos usadas ou referenciadas na RAM em uma seção da memória secundária. Portanto, sua memória virtual consiste nesses dados.
Quando uma parte ou página é necessária, ela é carregada na memória principal. O sistema operacional particiona a memória com um número definido de endereços em arquivos de troca ou de paginação. Sua unidade de gerenciamento de memória traduz o endereço virtual em endereço real enquanto copia os dados.
O gerenciador de memória rastreia todas as mudanças entre a memória física e a virtual. Dessa forma, processos que não podem ser totalmente carregados na memória física também são executados.
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Por exemplo, suponha que haja X MB de memória física disponível na RAM, mas o SO precise de Y MB de memória a mais para armazenar programas em execução. Então, Y MB de memória virtual serão configurados e endereçados pelo sistema operacional. Um arquivo de tamanho Y MB no disco rígido ou SSD armazenará memória extra. O tamanho da memória virtual depende do armazenamento em disco disponível.
Se a memória virtual na arquitetura do computador começar a ficar baixa, talvez seja necessário aumentar o tamanho do arquivo de paginação ou comprar RAM extra.
Como gerenciar a memória virtual em um sistema operacional?
A memória virtual consiste em armazenamento em disco sendo usado como RAM adicional. A quantidade de espaço no disco rígido que pode ser definida como memória virtual no SO para processos e aplicativos é determinada pelas configurações padrão.
No entanto, se você tiver vários discos rígidos ou aplicativos que dependem de tempos de resposta rápidos, poderá fazer o gerenciamento de memória virtual no sistema operacional manualmente redefinindo a quantidade de alocação de espaço em disco.
Para aqueles que estão se perguntando como aumentar a memória virtual na reinicialização manual, você deve especificar a quantidade máxima e mínima de espaço em disco. Deve ser um intervalo ideal para garantir que a memória virtual seja suficiente para as necessidades do seu sistema.
Verifique o tamanho da RAM em seu sistema para saber qual é o intervalo ideal da RAM virtual. O tamanho da memória virtual depende das horas em que o valor real da RAM é recomendado para o seu sistema operacional. Por exemplo, é entre 1,5 a 3 vezes o tamanho real da RAM no sistema operacional Windows. No entanto, se o gerenciamento de memória virtual no SO não atender aos seus requisitos, considere adicionar RAM.
Para entender melhor como aumentar a memória virtual, vamos dar um exemplo do sistema operacional Windows.
Para definir a memória virtual no SO, as etapas são:
- Navegue até Iniciar> Configurações.
- Na barra de pesquisa, digite desempenho
- Escolha Ajustar a aparência e o desempenho do Windows. Uma janela aparecerá.
- Selecione a guia Avançado
- Na seção Memória virtual, selecione Alterar.
- Na janela, desmarque a caixa Gerenciar automaticamente o tamanho do arquivo de paginação para todas as unidades.
- Clique em Tamanho personalizado.
- Insira os valores nas caixas Tamanho inicial e Tamanho máximo.
- Clique em OK para salvar a nova definição de intervalo de memória virtual.
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Memória virtual vs memória física no sistema operacional
O significado da memória virtual não pode ser completo sem compará-lo com a memória física. Quando a memória física (RAM) fica cheia, a memória virtual, que faz parte da memória secundária, é usada por um sistema operacional. Algumas das principais diferenças entre os dois tipos de memória são:
| Parâmetro | Memória virtual | Memória física |
| Definição | Um segmento de memória secundária atua como armazenamento virtual | Memória principal: RAM primária e HDD/SSD secundário |
| Objetivo | Armazenar dados que podem ser usados pela RAM sempre que for ativamente necessário | Memória primária para programas ativos e secundária para armazenamento |
| Velocidade | Lento | Rápido |
| Custo | Mais baixo | Superior |
| Tamanho | Depende do tamanho do disco rígido/SSD | Depende dos chips de RAM; chips adicionais podem ser adquiridos e instalados |
| Técnica utilizada | Paginação e segmentação | Trocando |
| Acesso à CPU | Não direto, através da RAM | Direto |
Vantagens da memória virtual no sistema operacional
Existem vários benefícios da memória virtual em um computador. As técnicas utilizadas no gerenciamento de memória virtual também se aplicam a uma máquina virtual que necessita de mais recursos do que possui para um melhor desempenho. Alguns dos principais benefícios da RAM virtual são discutidos aqui:
| Alocação de memória extra de baixo custo |
| Alta segurança devido ao isolamento e criptografia de dados |
| Melhor utilização da CPU executando mais processos ao mesmo tempo |
| A multiprogramação torna-se mais fácil |
| Pode executar grandes programas e carregar mais aplicativos de uma só vez |
Desvantagens da memória virtual no sistema operacional
Existem certas desvantagens em usar RAM virtual também. Para entender qual é a eficácia da RAM virtual, você deve conhecê-los.
| Precisa de hardware extra para tradução de endereços |
| Baixa estabilidade do sistema |
| Diminui o espaço de armazenamento disponível no disco rígido |
| O tamanho é limitado pela quantidade de memória secundária disponível |
| Degradação de desempenho, pois a alternância entre aplicativos é mais lenta |
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Conclusão
Agora que você sabe o que é a memória virtual no sistema operacional, pode decidir a melhor abordagem para multitarefa. Decidir se você deseja comprar RAM adicional ou definir manualmente o intervalo de memória virtual é possível depois de pesar os prós e os contras do seu sistema.
Perguntas frequentes
- O que é memória virtual e como ela funciona?
A memória virtual é o espaço na memória secundária que é alocado como RAM. O sistema operacional aloca memória virtual quando a RAM real é preenchida para leitura e gravação de dados para processos e programas.
- Por que a memória virtual é necessária?
A memória virtual é necessária para aumentar o espaço disponível na memória principal quando a RAM fica cheia e você não deseja comprar RAM extra por um custo adicional. Isso permite que os usuários executem facilmente programas grandes e multitarefas.
- A memória virtual é mais rápida que a RAM?
Não, a memória virtual é mais lenta que a RAM, pois faz parte da memória secundária, onde as operações de leitura/gravação são demoradas.
- O que é memória virtual do PC?
A memória virtual do PC é o espaço alocado na unidade de estado sólido (SSD) ou disco rígido que atua como RAM adicional para aplicativos e programas em execução.
- O que acontece na memória virtual?
Na memória virtual, os dados que não são imediatamente necessários da RAM são armazenados. Sempre que um processo precisa dos dados, eles são copiados de volta para a RAM.
- Como a memória virtual afeta o desempenho?
O uso de memória virtual ajuda a executar programas grandes com facilidade. No entanto, diminui a velocidade do PC em oposição à RAM, afetando assim o desempenho.
- O que é exemplo de memória virtual?
Um exemplo de memória virtual seria quando você executa vários aplicativos ao mesmo tempo. Por exemplo, executar um software de planilha junto com um software de processamento de imagem enquanto atualiza e-mails.
- Como a memória virtual melhora a segurança?
Os dados na memória virtual são criptografados e isolados do resto. Isso impede que aplicativos e indivíduos acessem acidentalmente informações confidenciais.
- A RAM virtual é eficaz?
Sim, a RAM virtual abre espaço para grandes programas e ajuda no gerenciamento eficiente de tarefas.
- Como gerencio a memória virtual?
No seu dispositivo, navegue até Iniciar > Configurações > Painel de controle. Vá para a caixa de diálogo Propriedades do Sistema depois de clicar duas vezes no ícone Sistema. Selecione a guia Avançado>Opções de desempenho. Clique em Alterar em Memória virtual. O valor deve estar entre 1,5 e 3 vezes a quantidade de RAM real no dispositivo.
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