Почему виртуальная память строится на основе страничного, а не сегментного представления памяти?

Другие предметы Университет Виртуальная память виртуальная память страничное представление сегментное представление ЭВМ университет компьютерные архитектуры управление памятью Новый

Виртуальная память — это механизм, который позволяет операционной системе использовать дисковое пространство в качестве расширения оперативной памяти. Это позволяет запускать больше программ, чем фактически помещается в ОЗУ. Вопрос о том, почему виртуальная память чаще строится на основе страничного представления, а не сегментного, можно рассмотреть с нескольких точек зрения.

1. Простота управления:

Страничное представление памяти делит виртуальную память на фиксированные размеры страниц, обычно от 4 КБ до 64 КБ. Это упрощает управление памятью, так как:

• Все страницы имеют одинаковый размер, что облегчает алгоритмы управления памятью.
• Легче реализовать механизмы подкачки страниц, так как размер страниц фиксирован.

2. Эффективность использования памяти:

Страничное представление позволяет более эффективно использовать память благодаря:

• Избеганию внешней фрагментации: поскольку страницы имеют одинаковый размер, они могут быть легко размещены в свободных блоках памяти.
• Подкачке только тех страниц, которые действительно нужны в данный момент, что позволяет экономить ресурсы.

3. Поддержка виртуальных адресов:

Страничное представление позволяет легко маппировать виртуальные адреса на физические, что важно для работы с виртуальной памятью. Это упрощает:

• Реализацию защиты памяти: каждая страница может иметь свои атрибуты доступа.
• Обработку страниц, которые не находятся в оперативной памяти, путем их подкачки из диска.

4. Гибкость и масштабируемость:

Страничное представление позволяет легко расширять память, так как страницы могут быть перемещены между физической и виртуальной памятью. Это дает возможность:

• Легко добавлять новые страницы в виртуальную память без необходимости переработки всей структуры.
• Эффективно управлять большими объемами данных, что особенно важно в современных системах.

5. Сложность сегментного представления:

Сегментное представление памяти делит память на переменные по размеру сегменты, что может приводить к:

• Внешней фрагментации: свободные области памяти могут быть слишком малы для размещения новых сегментов.
• Сложности управления памятью, так как разные сегменты могут иметь разные размеры и атрибуты.

В заключение, страничное представление памяти обеспечивает более простое, эффективное и гибкое управление виртуальной памятью по сравнению с сегментным. Именно поэтому большинство современных операционных систем используют страничное представление как основу для реализации виртуальной памяти.