25. Понятие памяти. Функции подсистемы управления памятью. Типы адресов. Понятие виртуального адресного пространства (вап). Типы структур вап. Способы преобразования виртуальных адресов в физические.

Память - это компонент компьютерной системы, который хранит информацию в течение определенного времени. Она используется для хранения программ, данных и промежуточных результатов вычислений. Подсистема управления памятью управляет размещением и доступом к данным в памяти, а также отслеживает свободную и занятую память.

Функции подсистемы управления памятью включают:

– Распределение памяти: процесс выделения памяти для программы или процесса.

– Освобождение памяти: процесс освобождения памяти после завершения работы программы или процесса.

– Управление фрагментацией( Фрагментация диска - это явление, при котором данные на диске разбиваются на мелкие части и распределяются по диску, что может снизить скорость доступа к данным и производительность системы в целом.): предотвращение потери памяти из-за неиспользуемых фрагментов между выделенными блоками памяти.

– Защита памяти: предотвращение доступа к данным, которые не предназначены для данного процесса.

Существуют различные типы адресов, которые используются для доступа к памяти:

Виртуальный адрес– адрес, который используется программой для обращения к данным. Он не имеет физического представления в памяти и преобразуется в физический адрес перед выполнением операции.

Физический адрес– адрес в реальном адресном пространстве, который соответствует определенному месту в физической памяти.

Виртуальное адресное пространство (ВАП)– это пространство виртуальных адресов, которое доступно программе. Размер ВАП обычно определяется операционной системой и может быть изменен с помощью настроек.Существует несколько типов структур ВАЛ:

• Плоская структура: все виртуальные адреса имеют одинаковый размер и расположены последовательно.

• Страничная структура: виртуальное адресное пространство разбивается на страницы, каждая из которых имеет определенный размер. При обращении к странице происходит преобразование виртуального адреса в физический.

• Сегментная структура: программа разбивается на сегменты, каждый из которых имеет свой виртуальный адрес. Сегменты могут иметь разный размер и располагаться в разных местах виртуального адресного пространства.

Способы преобразования виртуальных адресов в физические зависят от используемой структуры ВАП и подсистемы управления памятью:

Страничное преобразование: при обращении к странице операционная система ищет свободную страницу в физической памяти и заменяет виртуальный адрес на физический. Если свободной страницы не найдено, то происходит ошибка страницы.

Сегментное преобразование: операционная система преобразует виртуальный адрес в физический, учитывая смещение сегмента и его размер.

Туннельное преобразование: виртуальный адрес сначала преобразуется в промежуточный адрес, который затем преобразуется в физический. Этот метод используется для обеспечения безопасности и изоляции процессов.