Kaj je upravljanje s pomnilnikom?
Upravljanje pomnilnika je postopek nadzora in usklajevanja računalniškega pomnilnika, ki različnim delujočim programom dodeljuje dele, znane kot bloki, za optimizacijo celotne učinkovitosti sistema.
To je najpomembnejša funkcija operacijskega sistema, ki upravlja primarni pomnilnik. Pomaga procesom, da se premikajo naprej in nazaj med glavnim pomnilnikom in izvršilnim diskom. OS pomaga slediti vsaki pomnilniški lokaciji, ne glede na to, ali je dodeljena nekemu procesu ali ostane prosta.
V tej vadnici za operacijski sistem boste izvedeli:
- Kaj je upravljanje s pomnilnikom?
- Zakaj uporabljati upravljanje s pomnilnikom?
- Tehnike upravljanja s spominom
- Kaj je zamenjava?
- Kaj je dodeljevanje pomnilnika?
- Kaj je ostranjevanje?
- Kaj je metoda drobljenja?
- Kaj je segmentacija?
- Kaj je dinamično nalaganje?
- Kaj je dinamično povezovanje?
- Razlika med statičnim in dinamičnim nalaganjem
- Razlika med statičnim in dinamičnim povezovanjem
Zakaj uporabljati upravljanje s pomnilnikom?
Tu so razlogi za uporabo upravljanja pomnilnika:
- Omogoča vam, da preverite, koliko pomnilnika je treba dodeliti procesom, ki odločajo, kateri procesor naj v določenem času dobi pomnilnik.
- Sledi vsakič, ko se zaloge sprostijo ali ne dodelijo. Glede na to bo posodobil stanje.
- Prostor dodeli rutinam aplikacij.
- Prepričajte se tudi, da te aplikacije medsebojno ne motijo.
- Pomaga zaščititi različne procese med seboj
- Programe shrani v pomnilnik, tako da se pomnilnik izkoristi v celoti.
Tehnike upravljanja s spominom
Tu je nekaj najpomembnejših tehnik upravljanja pomnilnika:
Posamezna sosednja dodelitev
To je najlažja tehnika upravljanja spomina. Pri tej metodi so za eno aplikacijo na voljo vse vrste računalniškega pomnilnika, razen majhnega dela, ki je rezerviran za OS. Na primer, operacijski sistem MS-DOS na ta način dodeli pomnilnik. Vgrajeni sistem deluje tudi na eni sami aplikaciji.
Razdeljena dodelitev
Primarni spomin deli na različne pomnilniške particije, ki so večinoma sosednja področja spomina. Vsaka particija shrani vse informacije za določeno nalogo ali opravilo. Ta metoda je sestavljena iz dodelitve particije opravilu, ko se začne, in nedodelitvi, ko se konča.
Upravljanje stranskega pomnilnika
Ta metoda deli glavni pomnilnik računalnika na enote nespremenljive velikosti, znane kot okvirji strani. Ta enota za upravljanje pomnilnika strojne opreme preslika strani v okvire, ki jih je treba dodeliti na podlagi strani.
Segmentirano upravljanje pomnilnika
Segmentirani pomnilnik je edina metoda upravljanja pomnilnika, ki uporabniškemu programu ne zagotavlja linearnega in neprekinjenega naslovnega prostora.
Segmenti potrebujejo strojno podporo v obliki tabele segmentov. Vsebuje fizični naslov odseka v pomnilniku, velikosti in drugih podatkih, kot so bit in status zaščite dostopa.
Kaj je zamenjava?
Zamenjava je metoda, pri kateri je treba postopek začasno zamenjati iz glavnega pomnilnika v shrambo. Kasneje bo vrnjen v spomin za nadaljnje izvajanje.
Prostor za shranjevanje je trdi disk ali katera koli druga sekundarna naprava za shranjevanje, ki mora biti dovolj velika, da sprejme kopije vseh slik v pomnilniku za vse uporabnike. Ponuja tudi neposreden dostop do teh pomnilniških slik.
Prednosti zamenjave
Tu so glavne prednosti / prednosti zamenjave:
- Ponuja večjo stopnjo večprogramiranja.
- Omogoča dinamično selitev. Če se na primer uporablja vezava naslovov v času izvajanja, lahko postopke zamenjate na različnih lokacijah. V nasprotnem primeru je treba procese prevajanja in nalaganja vezati na isto mesto.
- Pomaga pri boljši izrabi spomina.
- Najmanjša izguba časa procesorja ob zaključku, tako da ga je mogoče enostavno uporabiti za prednostno metodo razporejanja za izboljšanje njegove učinkovitosti.
Kaj je dodeljevanje pomnilnika?
Dodelitev pomnilnika je postopek, s katerim računalniški programi dobijo pomnilnik ali prostor.
Tu je glavni pomnilnik razdeljen na dve vrsti particij
- Low Memory - Operacijski sistem je v tej vrsti pomnilnika.
- Visok pomnilnik - Uporabniški procesi so v velikem pomnilniku.
Dodelitev particij
Pomnilnik je razdeljen na različne bloke ali particije. Vsak postopek je dodeljen v skladu z zahtevo. Dodelitev particij je idealna metoda za preprečevanje notranje razdrobljenosti.
Spodaj so navedene različne sheme za dodeljevanje particij:
- First Fit : V tej vrsti je dodeljena particija, ki je prvi zadosten blok od začetka glavnega pomnilnika.
- Najboljše prileganje: postopek dodeli particiji, ki je prva najmanjša particija med prostimi particijami.
- Najslabše prileganje: postopek dodeli particiji, ki je največja zadostna prosto dostopna particija v glavnem pomnilniku.
- Next Fit: Večinoma je podoben prvemu Fit, vendar ta Fit išče prvo zadostno particijo z zadnje točke dodelitve.
Kaj je ostranjevanje?
Ostranjevanje je mehanizem za shranjevanje, ki OS lahko pridobi procese iz sekundarnega pomnilnika v glavni pomnilnik v obliki strani. Pri metodi ostranjevanja je glavni pomnilnik razdeljen na majhne bloke fizičnega pomnilnika s fiksno velikostjo, ki se imenujejo okviri. Velikost okvirja mora biti enaka velikosti strani, da bo največji izkoristek glavnega pomnilnika in da se prepreči zunanja fragmentacija. Ostranjevanje se uporablja za hitrejši dostop do podatkov in je logičen koncept.
Kaj je razdrobljenost?
Procesi se shranijo in odstranijo iz pomnilnika, kar ustvarja prosti pomnilniški prostor, ki je premajhen za uporabo v drugih procesih.
Včasih se ta proces, ki ga ne morejo dodeliti pomnilniškim blokom, ker njegova majhnost in pomnilniški bloki vedno ostanejo neuporabljeni, imenuje fragmentacija. Ta vrsta težav se zgodi med dinamičnim sistemom dodeljevanja pomnilnika, ko so prosti bloki precej majhni, zato ne more izpolniti nobene zahteve.
Dve vrsti metod fragmentacije sta:
- Zunanja razdrobljenost
- Notranja razdrobljenost
- Zunanjo fragmentacijo lahko zmanjšamo s preureditvijo vsebine pomnilnika, tako da bo ves prosti pomnilnik združen v en blok.
- Notranjo razdrobljenost lahko zmanjšamo z dodelitvijo najmanjše particije, ki je še vedno dovolj dobra za izvajanje celotnega postopka.
Kaj je segmentacija?
Metoda segmentacije deluje skoraj podobno kot ostranjevanje. Edina razlika med obema je v tem, da so segmenti spremenljivo dolgi, medtem ko so strani pri metodi ostranjevanja strani vedno nespremenljive.
Programski segment vključuje glavno funkcijo programa, podatkovne strukture, funkcije pripomočkov itd. OS vzdržuje tabelo zemljevidov segmentov za vse procese. Vključuje tudi seznam prostih pomnilniških blokov, skupaj z njegovo velikostjo, številkami segmentov in pomnilniškimi lokacijami v glavnem pomnilniku ali navideznem pomnilniku.
Kaj je dinamično nalaganje?
Dinamično nalaganje je rutina programa, ki se ne naloži, dokler ga program ne pokliče. Vse rutine morajo biti na disku v obliki za prenos, ki jo je mogoče premakniti. Glavni program se naloži v pomnilnik in se izvede. Dinamično nalaganje zagotavlja tudi boljšo izrabo prostora v pomnilniku.
Kaj je dinamično povezovanje?
Povezovanje je metoda, ki OS pomaga pri zbiranju in združevanju različnih modulov kode in podatkov v eno izvršljivo datoteko. Datoteko lahko naložite v pomnilnik in jo zaženete. OS lahko poveže knjižnice na sistemski ravni v program, ki združuje knjižnice med nalaganjem. Pri metodi dinamičnega povezovanja so knjižnice povezane med izvajanjem, zato lahko velikost programske kode ostane majhna.
Razlika med statičnim in dinamičnim nalaganjem
| Statično nalaganje | Dinamično nalaganje |
| Statično nalaganje se uporablja, kadar želite program naložiti statično. Nato se bo v času prevajanja celoten program povezal in prevedel brez potrebe po zunanjem modulu ali programski odvisnosti. | V dinamično naloženem programu bodo podane reference in nalaganje bo izvedeno v času izvajanja. |
| Ob nalaganju se celoten program naloži v pomnilnik in začne njegovo izvajanje. | Rutine knjižnice se v pomnilnik naložijo le, kadar jih zahteva program. |
Razlika med statičnim in dinamičnim povezovanjem
Tu so glavne razlike med statičnim in dinamičnim povezovanjem:
| Statično povezovanje | Dinamično povezovanje |
| Statično povezovanje se uporablja za kombiniranje vseh ostalih modulov, ki jih program zahteva, v eno izvršljivo kodo. To pomaga OS preprečiti kakršno koli odvisnost med izvajanjem. | Ko se uporablja dinamično povezovanje, ni treba povezati dejanskega modula ali knjižnice s programom. Namesto tega uporabite sklic na dinamični modul, zagotovljen v času prevajanja in povezovanja. |
Povzetek:
- Upravljanje pomnilnika je postopek nadzora in usklajevanja računalniškega pomnilnika, ki različnim zagnanim programom dodeljuje dele, imenovane bloke, za optimizacijo celotne učinkovitosti sistema.
- Omogoča vam, da preverite, koliko pomnilnika je treba dodeliti procesom, ki odločajo, kateri procesor naj v določenem času dobi pomnilnik.
- V programu Single Contiguous Allocation so za eno aplikacijo na voljo vse vrste računalniškega pomnilnika, razen majhnega dela, ki je rezerviran za OS
- Metoda razdeljene porazdelitve primarni pomnilnik deli na različne pomnilniške particije, ki so večinoma sosednja področja pomnilnika
- Metoda stranskega upravljanja pomnilnika deli glavni pomnilnik računalnika na enote nespremenljive velikosti, znane kot okvirji strani
- Segmentirani pomnilnik je edina metoda upravljanja pomnilnika, ki uporabniškemu programu ne zagotavlja linearnega in neprekinjenega naslovnega prostora.
- Zamenjava je metoda, pri kateri je treba postopek začasno zamenjati iz glavnega pomnilnika v shrambo. Kasneje bo vrnjen v spomin za nadaljnje izvajanje.
- Dodelitev pomnilnika je postopek, s katerim računalniški programi dobijo pomnilnik ali prostor.
- Ostranjevanje je mehanizem za shranjevanje, ki OS lahko pridobi procese iz sekundarnega pomnilnika v glavni pomnilnik v obliki strani.
- Fragmentacija se nanaša na stanje diska, pri katerem so datoteke razdeljene na koščke, razpršene po disku.
- Metoda segmentacije deluje skoraj podobno kot ostranjevanje. Edina razlika med obema je v tem, da so segmenti spremenljivo dolgi, medtem ko so strani pri metodi ostranjevanja strani vedno nespremenljive.
- Dinamično nalaganje je rutina programa, ki se ne naloži, dokler ga program ne pokliče.
- Povezovanje je metoda, ki OS pomaga pri zbiranju in združevanju različnih modulov kode in podatkov v eno izvršljivo datoteko.