Grundlagen zum virtuellen Speicher

geschrieben am 11-03-2010

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Der Ansatz womit der virtuelle Speicher auf dem Markt gerufen wurde ist der, dass die Größe von Software allgemein schneller wächst, als die vorhandenen Speicherkapazitäten. Dem entsprechend musste ein System erschaffen werden, welches in der Lage ist, auch deutlich größeren Anwendungen die Chance des Betriebs zu geben. Der virtuelle Speicher sorgt eben dafür, dass auch größere Anwendungen unterstützt werden.

Swapping war bzw. ist ein recht langsames Verfahren, da der Durchsatz lediglich bei 100 MegaByte die Sekunde liegt und somit für 1 GB bereits 10 Sekunden verstreichen würde, bis sich der notwendige Inhalt wieder im Arbeitsspeicher befindet.

Die Idee dahinter ist, dass eine Abstraktion zum vorhandenen physikalischen Speicher wie auch deren Pagefile geschaffen wird. Software bzw. Prozesse sehen nur noch den virtuellen Adressraum und deren „Pages“. Pages bezeichnen die Einheiten in denen der virtuelle Speicher unterteilt wird. Jede Page ist ein aneinander grenzender Bereich von virtuellen Adressen.

Die Pages werden dem physischen Speicherbereich zugeordnet, wobei nicht alle Pageframes im physischen Speicher vorhanden sein müssen, damit eine Anwendung läuft. Wenn eine Anwendung oder eben der Prozess auf einen Teil des Adressraums zugreift der sich aktuell im physischen Speicher befindet, dann kann die Hardware, also die Memory Management Unit, eine Zuordnung sehr schnell durchführen.

Wenn aber der benötigte Teil nicht im Adressraum des physischen Hauptspeichers zu finden ist, so wird ein Pagefault ausgelößt und der fehlende Inhalt wird aus der Pagefile in den Hauptspeicher geladen, sofern ausreichend Platz vorhanden ist. Wenn nicht kann es sein, dass vorher einzelne Pageframes ausgelagert werden müssen.

Paging

Paging beschreibt eine Technik, welche aufgrund des virtuellen Speichers eingeführt würde. Paging beschreibt den Zugriff von Programmen oder Prozesse auf die einzelnen Pages bzw. auf die virtuellen Adressen im virtuellen Speicher.

Bei Systemen mit virtuellen Adressen gehen diese an die Memory Management Unit, welche die virtuellen Adressen, also Pages, auf die physischen Adressen, also Pageframes abbildet.

Dokument herunterladen:

Einleitung zum virtuellen Speicher (269.65KB | .pdf)