4.2 Виртуальная память

Достаточно давно пользователи столкнулись с проблемой размещения в памяти программ, размер которых превышал имеющуюся в наличии свободную память. Решением было разбиение программы на части, называемые оверлеями. 0-ой оверлей начинал выполняться первым. Когда он заканчивал свое выполнение, он вызывал другой оверлей. Все оверлеи хранились на диске и перемещались между памятью и диском средствами операционной системы. Однако разбиение программы на части и планирование их загрузки в оперативную память должен был осуществлять программист.

Развитие методов организации вычислительного процесса в этом направлении привело к появлению метода, известного под названием виртуальная память. Виртуальным называется ресурс, который пользователю или пользовательской программе представляется обладающим свойствами, которыми он в действительности не обладает. Так, например, пользователю может быть предоставлена виртуальная оперативная память, размер которой превосходит всю имеющуюся в системе реальную оперативную память.

Таким образом, виртуальная память – это совокупность программно-аппаратных средств, позволяющих использовать ОП, размер которой превосходит реально имеющуюся в системе ОП. Для организации виртуальной памяти вычислительная система должна решать следующие задачи:

• ·размещение данных в ЗУ разного типа, например, часть ОП, а часть на диске;

• ·перемещение по мере необходимости данные между ЗУ разного типа, например, подгрузка нужной части программы с диска в ОП;

• ·преобразование виртуальных адресов в физические.

Все эти действия выполняются автоматически, без участия программиста, то есть механизм виртуальной памяти является прозрачным по отношению к пользователю.

4.3 Физическая организация памяти

Физически память делится на внутреннюю и внешнюю.

4.3.1. Внутренняя память

Внутренняя память выполняется, чаще всего, в виде микросхем высокой степени интеграции. Внутренняя или основная память может быть двух типов:

1) оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM, Random Access Memory – память с произвольным доступом) или ЗУ с произвольной выборкой (ЗУПВ)

и

2) постоянное ЗУ (ПЗУ или ROM, Read Only Memory память только для чтения).

В последнее время широкое распространение получила флэш (Flash)-память, имеющая особенности, как ОЗУ, так и ПЗУ.

ОЗУ является энергозависимой памятью, поскольку вся содержащаяся в ней информация теряется при выключении питания и предназначена для временного хранения программ и данных. ПЗУ является энергонезависимой памятью, т.е. информация сохраняется и при выключении питания системы. ПЗУ предназначена для хранения управляющих работой ЭВМ стандартных программ (например, отвечающие за процедуру старта системы), констант, таблицы символов и т.д.

ПЗУ могут быть:

1) масочными - запрограммированными на заводе изготовителе (ROM), то есть на заводе изготавливается микросхема уже с зашитой (занесенной) в нее программой

2) однократно-программируемыми пользователем (PROM), пользователь программирует ПЗУ с помощью специального устройства – программатора

3) многократно-программируемыми (репрограммируемыми) пользователем с ультрафиолетовым стиранием (EPROM) или с электрическим стиранием (EEPROM, Flash).

ОЗУ подразделяются на статическую память (SRAM), динамическую (DRAM, здесь для хранения информации необходима ее регенерация) и регистровую (RG).

Обзор данных видов памяти, технологических особенностей производства, стандартов памяти можно найти в Интернете.

Существует четыре основных модели использования оперативной памяти: сегментированная, страничная, сегментно-страничная и плоская.