Виртуальная память в ОС: что это такое и как это работает

Как личности, мы всегда жонглируем работой в разных сферах нашей жизни. То же самое верно, когда мы работаем на компьютере. Мы загружаем сразу несколько приложений или вкладок браузера.

Однако ОЗУ, часть памяти, в которой хранятся активно работающие приложения, ограничена. Следовательно, существует ограничение на загрузку приложений, поскольку ОЗУ в конечном итоге заканчивается. Вот тут-то и появляется виртуальная память в компьютерной архитектуре.

Это функция любой операционной системы, в которой часть вторичной памяти временно рассматривается как дополнительная оперативная память. Таким образом, виртуальная память позволяет компенсировать нехватку реальной оперативной памяти.

Виртуальная память очень важна, учитывая сложность и размер приложений в наши дни. Давайте обсудим, что такое виртуальная память, и лучше поймем эту концепцию.

Что такое виртуальная память в операционной системе (ОС): обзор

Виртуальная память или виртуальная оперативная память — это механизм управления памятью любой операционной системой (ОС), где раздел вторичной или энергозависимой памяти временно рассматривается как основная память. Он делает это путем перекачки данных, которые недавно не использовались, из ОЗУ в дисковое хранилище, такое как жесткий диск или твердотельный накопитель. Когда данные необходимы, они копируются обратно в исходную оперативную память.

Это происходит, когда оперативной памяти мало, и несколько процессов идут одновременно. Виртуальное хранилище позволяет пользователям загружать большие объемы вычислительных процессов, чем фактическая доступная основная память, поэтому это выгодно для больших программ. Операционная система также способна загружать разные части отдельных процессов в основную память, что требуется для многозадачности.

Однако, если данные нужно часто менять, ваша компьютерная система может замедлиться. Виртуальная память обычно реализуется посредством сегментации по требованию и пейджинга по запросу. Знание пейджинга по запросу необходимо для объяснения реализации виртуальной памяти.

Основные термины

• Программа: набор инструкций для выполнения задач на компьютере.

• Процесс: процесс в операционной системе — это любое действие по последовательному выполнению программного кода.

• Поток: путь, используемый во время выполнения программы. Операционная система имеет многопоточность для оптимального управления несколькими запросами одного пользователя.

• Страница: в операционной системе память делится на блоки, известные как страницы. Эти страницы используются для хранения программ.

Предлагаем прочитать: что такое устройства хранения и как они работают

Что такое Пейджинг по требованию?

Пейджинг по требованию — это процесс сохранения всех страниц вычислительного процесса во вторичной памяти для управления виртуальной памятью. Решение о том, какие страницы должны быть частью основной памяти, а какие должны находиться в виртуальной памяти, может быть трудно предсказать до фактического требования. Таким образом, ни одна страница не загружается в основную память заранее.

В основной памяти при первом обращении к странице она будет присутствовать во вторичной памяти. Страницы, подлежащие замене, определяются с помощью различных доступных алгоритмов замены страниц. Следовательно, страница может быть или не быть доступной в основной памяти позже.

Загружаются только те страницы, которые требуются для вычислительного процесса в данный момент, а остальные страницы меняются местами либо по запросу, либо при нежелательном возникновении ошибки страницы. Виртуальная память обычно реализуется с помощью этой техники.

Объяснение работы виртуальной памяти в ОС

Теперь, когда вы знаете, что такое виртуальная память в операционных системах, давайте разберемся, как она работает.

Всякий раз, когда во время выполнения процесса основная память недоступна для программ, которые необходимо загрузить, операционная система (ОС) автоматически освобождает место для хранения этих программ в виде страниц.

Это делается путем копирования наименее используемых или упоминаемых областей в ОЗУ в раздел вторичной памяти. Следовательно, ваша виртуальная память состоит из этих данных.

Когда требуется часть или страница, она загружается в основную память. Операционная система разделяет память с определенным количеством адресов на файлы подкачки или подкачки. Его блок управления памятью переводит виртуальный адрес в реальный при копировании данных.

Диспетчер памяти отслеживает все переключения между физической и виртуальной памятью. Таким образом, процессы, которые не могут быть полностью загружены в физическую память, также выполняются.

Рекомендуем прочитать: Список 12 лучших бесплатных программ для восстановления данных Android в 2022 году

Например, предположим, что в оперативной памяти доступно X МБ физической памяти, но ОС требуется на Y МБ больше памяти для хранения запущенных программ. Затем Y МБ виртуальной памяти будет настроено и адресовано операционной системой. Файл размером Y МБ на жестком диске или SSD будет хранить дополнительную память. Размер виртуальной памяти зависит от доступного дискового пространства.

Если виртуальная память в архитектуре компьютера начинает заканчиваться, вам может потребоваться увеличить размер файла подкачки или приобрести дополнительную оперативную память.

Как управлять виртуальной памятью в операционной системе?

Виртуальная память состоит из дискового хранилища, используемого в качестве дополнительной оперативной памяти. Объем места на жестком диске, который можно определить как виртуальную память в ОС для процессов и приложений, определяется настройками по умолчанию.

Однако, если у вас есть несколько жестких дисков или приложений, которые полагаются на быстрое время отклика, вы можете вручную управлять виртуальной памятью в ОС, сбросив объем выделяемого дискового пространства.

Для тех, кто задается вопросом, как увеличить виртуальную память при ручном сбросе, необходимо указать максимальное и минимальное количество места на диске. Это должен быть оптимальный диапазон, чтобы гарантировать, что виртуальной памяти достаточно для нужд вашей системы.

Проверьте размер ОЗУ в вашей системе, чтобы узнать, каков оптимальный диапазон виртуальной ОЗУ. Размер виртуальной памяти зависит от того, в какое время фактическое значение ОЗУ рекомендуется для вашей операционной системы. Например, он в 1,5–3 раза превышает фактический размер оперативной памяти в ОС Windows. Однако, если управление виртуальной памятью в ОС не соответствует вашим требованиям, вам следует рассмотреть возможность добавления ОЗУ.

Чтобы понять, как лучше увеличить виртуальную память, возьмем пример операционной системы Windows.

Чтобы определить виртуальную память в ОС, выполните следующие действия:

• Перейдите в «Пуск»> «Настройки».
• В строке поиска введите производительность
• Выберите Настроить внешний вид и производительность Windows. Появится окно.
• Выберите вкладку «Дополнительно»
• В разделе «Виртуальная память» выберите «Изменить».
• В окне снимите флажок Автоматически управлять размером файла подкачки для всех дисков.
• Щелкните Нестандартный размер.
• Введите значения в поля Начальный размер и Максимальный размер.
• Нажмите OK, чтобы сохранить новое определение диапазона виртуальной памяти.

Рекомендуем прочитать: Что такое служебное программное обеспечение: 10 лучших примеров служебного программного обеспечения 2022 г.

Виртуальная память против физической памяти в ОС

Значение виртуальной памяти не может быть полным без сравнения ее с физической памятью. Когда физическая память (ОЗУ) заполняется, ОС использует виртуальную память, которая является частью вторичной памяти. Некоторые из ключевых различий между двумя типами памяти:

Преимущества виртуальной памяти в ОС

Есть несколько преимуществ виртуальной памяти на компьютере. Методы, используемые для управления виртуальной памятью, также применимы к виртуальной машине, которой требуется больше ресурсов, чем у нее есть, для повышения производительности. Некоторые из основных преимуществ виртуальной оперативной памяти обсуждаются здесь:

Недостатки виртуальной памяти в ОС

Есть и определенные недостатки использования виртуальной оперативной памяти. Чтобы понять, какова эффективность виртуальной оперативной памяти, вы должны их знать.

Рекомендуем прочитать: что такое служебная программа и каковы ее функции?

Вывод

Теперь, когда вы знаете, что такое виртуальная память в ОС, вы можете выбрать лучший подход к многозадачности. Решить, хотите ли вы купить дополнительную оперативную память или вручную установить диапазон виртуальной памяти, можно после взвешивания всех «за» и «против» вашей системы.

Часто задаваемые вопросы

Связанные категории: Операционная система | Серверная операционная система | Серверное решение | Виртуализация приложений