KNOW INTUIT, Лекция, Организация на компютърната памет
Основната задача на компютърната система е да изпълнява програми. Програмите, заедно с данните, до които имат достъп, трябва (поне частично) да са в основната памет по време на изпълнение. Операционната система трябва да реши проблема с разпределението на паметта между потребителските процеси и компонентите на ОС. Тази дейност се нарича управление на паметта. По този начин паметта (съхранение, памет) е критичен ресурс, който се нуждае от внимателно управление. В близкото минало паметта беше най-скъпият ресурс.
Частта от операционната система, която отговаря за управлението на паметта, се нарича мениджър на паметта.
Физическата организация на компютърната памет
Компютърните устройства за съхранение се разделят на поне две нива: основна (основна, оперативна, физическа) и вторична (външна) памет.
Тази схема може да бъде допълнена с още няколко междинни нива, както е показано на фиг. 8.1. Разновидностите на паметта могат да се комбинират в йерархия в низходящо време за достъп, увеличаване на цената и увеличаване на капацитета.
Слоестата схема се използва, както следва. Информацията, която е в паметта от най-високо ниво, обикновено се съхранява и в нива с по-високи номера. Ако процесорът не намери необходимата информация на i-то ниво, той започва да я търси на следващите нива. Когато се намери необходимата информация, тя се прехвърля на по-бързи нива.
местност
Оказва се, че при този метод на организация, тъй като скоростта на достъп до нивото на паметта намалява, честотата на достъп до него също намалява.
Свойството локалност (обектите, съседни в пространството и времето, се характеризират с подобни свойства) е присъщо не самофункционирането на ОС, но и природата като цяло. В случай на операционна система свойството локалност е разбираемо, като се има предвид как се пишат програмите и как се съхраняват данните, т.е. обикновено за известен период от време ограничена част от код работи с ограничен набор от данни. Тази част от кода и данните могат да бъдат поставени в паметта с бърз достъп. В резултат на това реалното време за достъп до паметта се определя от времето за достъп до горните нива, което определя ефективността на използването на йерархичната схема. Трябва да се каже, че описаната организация на изчислителната система до голяма степен имитира дейността на човешкия мозък при обработка на информация. Всъщност, когато решава конкретен проблем, човек работи с малко количество информация, съхранявайки неподходяща информация в паметта си или във външна памет (например в книги).
Кешът на процесора обикновено е част от хардуера, така че мениджърът на паметта на ОС е отговорен за разпределянето на информация предимно в основната и външната памет на компютъра. В някои схеми потоците между RAM и външната памет се регулират от програмиста (вижте например структурите за наслагване по-долу), но това е свързано с времето на програмиста, така че те се опитват да присвоят такива дейности на операционната система.
логическа памет
Повечето съвременни операционни системи поддържат сегментирана организация на паметта. В някои архитектури (Intel, например) сегментирането се поддържа от хардуера.