Koncepti i memories virtuale
Zhvilluesit e softuerit shpesh duhet të merren me problemin e akomodimit të programeve të mëdha në memorie që janë më të mëdha se sasia e RAM-it në dispozicion. Një nga zgjidhjet e këtij problemi - organizimi i strukturave me mbivendosje - u konsiderua në leksionin e mëparshëm. Në këtë rast, supozohej pjesëmarrja aktive e programuesit në procesin e formimit të pjesëve të mbivendosura të programit. Zhvillimi i arkitekturës kompjuterike dhe zgjerimi i aftësive të menaxhimit të memories së sistemit operativ bëri të mundur zhvendosjen e zgjidhjes së këtij problemi në kompjuter. Një nga arritjet kryesore ishte shfaqja memorie virtuale(kujtesa virtuale). Ai u zbatua për herë të parë në 1959 në kompjuterin Atlas të zhvilluar në Universitetin e Mançesterit.
Thelbi i konceptit memorie virtualeështë si më poshtë. Informacioni me të cilin punon një proces aktiv duhet të gjendet në memorien kryesore. Në skemat memorie virtuale procesit i jepet iluzioni se i gjithë informacioni që i nevojitet është në memorien kryesore. Për ta bërë këtë, së pari, memoria e zënë nga procesi ndahet në disa pjesë, siç janë faqet. Së dyti, adresa logjike (faqe logjike) e aksesuar nga procesi përkthehet në mënyrë dinamike në një adresë fizike (faqe fizike). Dhe, së fundi, në ato raste kur faqja e aksesuar nga procesi nuk është në memorie fizike, duhet të organizoni pagimin e saj nga disku. Për të kontrolluar praninë e një faqeje në memorie, futet një bit i veçantë i pranisë, i cili është pjesë e atributeve të faqes në tabelën e faqeve.
Kështu, nuk ka nevojë që të gjithë komponentët e një procesi të jenë në memorien kryesore. Një pasojë e rëndësishme e këtij organizimi është se sasia e memories së zënë nga një proces mund të jetë më e madhe se madhësia e memories kryesore. Parimi i lokalitetit i siguron kësaj skeme efikasitetin e dëshiruar.
Aftësia për të ekzekutuar një program që është vetëm pjesërisht në memorie ka një sërë avantazhesh të dukshme.
- Programi nuk kufizohet nga sasia e memories fizike. Zhvillimi i programit është thjeshtuar sepse hapësira të mëdha virtuale mund të përdoren pa u shqetësuar për sasinë e memories së përdorur.
- Meqenëse bëhet e mundur që pjesërisht të vendoset një program (proces) në memorie dhe të ri-shpërndahet memoria ndërmjet programeve në mënyrë fleksibël, mund të vendosen më shumë programe në memorie, gjë që rrit ngarkesën e procesorit dhe xhiron e sistemit.
- Sasia e I/O për shkëmbimin e një pjese të programit në disk mund të jetë më e vogël se në opsionin klasik të shkëmbimit, si rezultat, çdo program do të funksionojë më shpejt.
Kështu, mundësia e sigurimit (me mbështetjen e sistemit operativ) për programin "dukshmëri" praktikisht të pakufizuar (madhësi tipike për arkitekturat 32-bit 2 32 = 4 GB) memorie të adresueshme të përdoruesit (logjike hapësirë adresash) në prani të memories kryesore të madhësive dukshëm më të vogla (fizike hapësirë adresash) është një aspekt shumë i rëndësishëm.
Por hyrja memorie virtuale ju lejon të zgjidhni një detyrë tjetër, jo më pak të rëndësishme - sigurimin e kontrollit të aksesit në segmentet individuale të memories dhe, në veçanti, mbrojtjen e programeve të përdoruesve nga njëri-tjetri dhe mbrojtjen e OS nga programet e përdoruesve. Çdo proces ka të vetin adresat virtuale, të cilat përkthehen në ato fizike nga hardueri kompjuterik. Në këtë mënyrë, procesi i përdoruesit në pamundësi për të aksesuar drejtpërdrejt faqet e memories kryesore të zëna nga informacioni që lidhet me proceset e tjera.
Për shembull, një kompjuter 16-bit PDP-11/70 me 64 KB memorie logjike mund të ketë deri në 2 MB RAM. Sistemi operativ megjithatë ky kompjuter mbështetet memorie virtuale, i cili siguroi mbrojtje dhe rishpërndarje të memories kryesore midis proceseve të përdoruesit.
Kujtojmë se në sistemet me memorie virtuale ato adresa që gjeneron programi (adresat logjike) quhen virtuale dhe ato formojnë një virtual hapësirë adresash. Termi " memorie virtuale" do të thotë që programuesi ka të bëjë me memorie të ndryshme nga memoria reale, madhësia e së cilës është potencialisht më e madhe se madhësia e RAM-it.
Kujtesa virtuale është një teknologji e krijuar për të rritur sasinë totale të memories, për të organizuar hapësira të shumta adresash memorie, për t'i mbrojtur ato dhe për të automatizuar procesin e lëvizjes së kodit dhe të dhënave të makinës midis memories kryesore të kompjuterit dhe ruajtjes dytësore.
Aktualisht, teknologjia e memories virtuale ka mbështetje harduerike në të gjithë procesorët modernë.
Në rastin e vendndodhjes së të dhënave në pajisjet e ruajtjes së jashtme, memoria mund të përfaqësohet nga një skedar i veçantë ose një seksion i veçantë në hard disk.
Ekziston edhe termi swap, që do të thotë memorie virtuale (më saktë, mënyra e paraqitjes së saj) ose skedari swap.
- Përdorimi i teknologjisë së kujtesës virtuale lejon:
- thjeshton adresimin e memories nga softueri i klientit;
- menaxhoni në mënyrë racionale RAM-in e kompjuterit (ruani vetëm zonat e memories së përdorur në mënyrë aktive në të);
- izolojnë proceset nga njëri-tjetri (procesi beson se ka pronësinë ekskluzive të të gjithë kujtesës).
Ekzistojnë disa mënyra për të zbatuar memorien virtuale: shkëmbimi, si dhe organizimi i faqeve dhe segmenteve të memories virtuale.
Shkëmbimi është një nga metodat e zbatimit të memories virtuale, në të cilën proceset individuale, si rregull, joaktive zhvendosen nga RAM në hard disk, duke liruar RAM-in për ngarkimin e proceseve të tjera. Proceset zhvendosen tërësisht ndërmjet RAM-it dhe hard diskut, kështu që ndonjëherë disa procese mund të mungojnë plotësisht nga RAM-i. Nëse procesi është përsëri i nevojshëm për punë, atëherë ai kthehet nga menaxheri i memories në RAM. Ekzistojnë algoritme të ndryshme për zgjedhjen e proceseve për ngarkim dhe shkarkim, si dhe mënyra të ndryshme për të ndarë RAM-in dhe memorien e diskut në një proces të ngarkuar.
Ndërrimi është më efektiv kur keni shumë aplikacione ndërvepruese të ekzekutuara që përdorin shumë RAM, por që marrin pak ose aspak kohë CPU.
Një nga disavantazhet e mekanizmit swap mund të jetë fragmentimi i skedarit swap (swap file). Kur lexoni dhe shkruani të dhënat e faqes nga një skedar paging i fragmentuar, do të duhet shumë kohë për të rivendosur kokat e diskut të ngurtë në fillim të zonës tjetër, gjë që mund të çojë në një ulje të performancës së sistemit.
- Për organizimin sa më efikas të shkëmbimit dhe përmirësimit të performancës, përdoren teknikat e mëposhtme:
- 1. Një hapësirë caktohet për skedarin swap, sasia e së cilës është e barabartë me sasinë e RAM-it të shumëzuar me 1, 2 ose 3.
- 2. Nëse ka disa disqe të ngurtë në një kompjuter ose laptop, atëherë duhet të vendosni skedarin e paging në më pak të ngarkuar prej tyre.
- 3. Vendosni skedarin paging në një disk me shpejtësinë më të lartë të leximit/shkrimit dhe sa më afër fillimit të diskut.
- 4. Kur punoni në Windows, është më mirë të vendosni skedarin swap në një ndarje me sistemin e skedarëve FAT32, duke mos harruar që është më pak i besueshëm se NTFS.
- 5. Nëse keni një sasi mjaftueshëm të madhe RAM (më shumë se 2 GB) në një sistem me ngarkesë të lehtë, në përgjithësi mund të refuzoni skedarin e faqes.
Pagimi i memories virtuale
Në faqet e memories virtuale, RAM-i ndahet në rajone me gjatësi fikse të memories të quajtura faqe memorie. Një faqe është njësia më e vogël e memories së alokuar.
Një proces akseson kujtesën duke përdorur një adresë memorie virtuale, e cila përmban numrin e faqes dhe zhvendosjen brenda faqes. Sistemi operativ konverton adresën virtuale në një adresë fizike, duke ngarkuar faqen nga hard disku në RAM nëse është e nevojshme.
Familja e sistemeve operative të Microsoft Windows përdor skedarin pagefile.sys për të ruajtur faqet e dëbuara. Hapësira për skedarin duhet të ndahet paraprakisht, mund të specifikoni vetë madhësinë ose t'ia besoni zgjedhjen sistemit operativ.
Organizimi i segmentit të memories virtuale
Një tjetër mekanizëm për zbatimin e memories virtuale, në të cilin hapësira virtuale është e ndarë në pjesë me madhësi arbitrare - segmente, e cila lejon, për shembull, ndarjen e të dhënave të procesit në blloqe logjike.
Kur ngarkohet një proces, disa nga segmentet vendosen në RAM dhe disa vendosen në disk. Segmentet e një programi mund të zënë zona jo të lidhura në RAM. Në kohën e nisjes, sistemi krijon një tabelë të segmenteve të procesit (të ngjashme me një tabelë faqesh), në të cilën për secilin segment adresën fizike fillestare të segmentit në RAM, madhësinë e segmentit, rregullat e aksesit, një flamur modifikimi, një flamur për akses tregohet ky segment në intervalin e fundit kohor dhe disa informacione të tjera.
Nëse hapësirat e adresave virtuale të disa proceseve përfshijnë të njëjtin segment, atëherë tabelat e segmenteve të këtyre proceseve i referohen të njëjtit seksion RAM në të cilin ngarkohet ky segment në një shembull të vetëm. Një sistem me një organizim segmenti funksionon në mënyrë të ngjashme me një sistem me një organizim paging: herë pas here, ndodhin ndërprerje për shkak të mungesës së segmenteve të nevojshme në memorie, nëse kujtesa duhet të lirohet, disa segmente shkarkohen, me çdo akses në RAM, adresa virtuale konvertohet në fizike. Përveç kësaj, kur hyni në memorie, kontrollohet nëse lejohet qasja e llojit të kërkuar në këtë segment.
Një adresë virtuale me një organizim memorie të segmentuar mund të përfaqësohet nga një çift (g, s), ku g është numri i segmentit dhe s është zhvendosja në segment. Adresa fizike merret duke shtuar adresën fizike fillestare të segmentit, që gjendet në tabelën e segmentit në numrin g, dhe kompensimin s.
Disavantazhi i kësaj metode të alokimit të memories është fragmentimi në nivel segmenti dhe përkthimi më i ngadaltë i adresave në krahasim me paging.
RAM-i virtual përdoret në të gjitha sistemet operative moderne. Kjo ju lejon të simuloni më shumë memorie RAM sesa është instaluar në të vërtetë në kompjuterin tuaj.
Por, le të shohim se si funksionon. Aplikacionet dhe të dhënat e tyre, për t'u përdorur nga procesori, duhet të merren nga hard disku, ku ruhen, në RAM, nga e cila do të jenë të disponueshme drejtpërdrejt për procesorin. Prandaj, për funksionimin e duhur të sistemit, ekziston nevoja për një sasi të mjaftueshme RAM.
Disa vite më parë ishte një mall shumë i shtrenjtë. Nëse kësaj i shtohet fakti që jo të gjitha aplikacionet e ekzekutuara përdoren në të njëjtën kohë, bëhet e nevojshme të kontrollohet përdorimi i memories së vetë sistemit.
Edhe pse memoria RAM ishte e shtrenjtë, por ekziston një hard disk. Pra, hard disku u përdor për të rritur kujtesën. Procedura ishte e thjeshtë, një pjesë e RAM-it të papërdorur aktualisht u transferua në hard disk.
Kjo metodë simulon një madhësi më të madhe memorie. Në një sistem operativ normal, simulimi arrin dyfishin e madhësisë së RAM-it të instaluar. E cila, nga ana tjetër, ndonjëherë mund të ngadalësojë pak sistemin.
Problemi është se shpejtësia e aksesimit të të dhënave të vendosura në hard disk është mijëra herë më e ngadaltë sesa qasja në memorien RAM. Nëse një pjesë e memories është në disk, duhet kohë që sistemi ta marrë dhe ta kthejë atë në memorien kryesore, pasi ky është i vetmi vend që mund të përdoret nga procesori.
RAM-i është i organizuar në nivele. Së pari, procesori përdor të dhënat nga cache e vendosur afër procesorit, pastaj në RAM dhe së fundi në hard disk. Sa më afër procesorit, aq më e madhe është shpejtësia.
Nëse nuk ka memorie të mjaftueshme, është e pamundur të nisni programe të tjera dhe ato që janë duke u ekzekutuar mund të kenë probleme kur punojnë me sasi të mëdha të dhënash. Por, për shkak të përdorimit të RAM-it virtual, kompjuteri juaj mund të funksionojë më ngadalë. Kjo do të ndodhë nëse duhet të përdorë memorien në hard disk. Si gjithmonë, ekziston një kompromis midis shpejtësisë dhe sasisë së të dhënave të përpunuara nga sistemi.
Asnjëherë asnjë opsion i memories virtuale nuk mund të jetë më i mirë se zgjerimi i RAM-it. Për më tepër, në mënyrë ideale, është më mirë të keni një kompjuter në të cilin kjo veçori është e çaktivizuar.
Përdorimi i RAM-it virtual në sistemet operative moderne.
Me çdo version të ri të sistemeve operative, menaxhimi i kujtesës dhe algoritmet janë përmirësuar. Gjithsesi, përdorimi në rritje i ndërfaqeve grafike dhe mjeteve gjithnjë e më të sofistikuara e bëjnë sistemin një rrëshqitës RAM.
Një mënyrë për të rritur shpejtësinë e sistemit është përdorimi i një SSD. Por mbani në mend se edhe një përmirësim i tillë jo shumë efektiv në shpejtësinë e aksesit të të dhënave mund të ndihmojë shumë një kompjuter me mungesë memorie.
A ia vlen të çaktivizoni RAM-in virtual.
A ia vlen të çaktivizoni funksionin virtual RAM dhe a do të sjellë një përmirësim të performancës. Në parim, nuk rekomandohet që një përdorues i zakonshëm të çaktivizojë funksionin virtual RAM. Nëse keni shumë memorie në kompjuterin tuaj, nuk përdorni shumë aplikacione në të njëjtën kohë, por keni probleme me performancën, atëherë mund të provoni ta çaktivizoni këtë funksion.
Me pak fjalë, RAM virtual ju lejon të rrisni aftësinë tuaj për të ekzekutuar shumë programe në të njëjtën kohë, por gjithashtu mund të ngadalësojë performancën e kompjuterit tuaj.
Përshëndetje, të dashur lexues.
Shpejtësia e kompjuterit tuaj varet nga shumë parametra. Kjo ndikohet nga hardueri dhe softueri. Dhe në artikullin më poshtë, unë do t'ju tregoj se çfarë është memoria virtuale Windows 7, si është konfiguruar dhe të gjitha pikat kryesore. Informacioni i mëposhtëm do t'ju ndihmojë të përmirësoni ndërveprimin tuaj me kompjuterin tuaj dhe të shpejtoni detyrat tuaja. Për më tepër, shumë gabime që lindin për shkak të mungesës së megabajteve falas duhet të zhduken.
Pra, çfarë është ajo? Memoria virtuale është kombinimi i RAM-it dhe skedarit të faqes. Dhe nëse gjithçka është e qartë për elementin e parë, unë do t'ju tregoj pak më shumë për të dytin.
Sistemet operative të Microsoft ofrojnë një mekanizëm të veçantë që ju lejon të rritni programatikisht numrin e megabajt të kërkuar për të përpunuar të dhënat aktuale. Pra, përdoruesi ose sistemi ndan një zonë të caktuar në hard disk, e cila shtohet në RAM në kohën e duhur. Nga njëra anë, kjo ndihmon RAM-in, por nga ana tjetër, ka një ngarkesë shtesë në hard disk. Skedari është përgjegjës për këtë segment. pagefile.sys.
Vendosja( )
Parametrat e duhur( )
Si të ndizni pagefile.sys ne tashmë e dimë. Tani le të fillojmë të konfigurojmë. Ka shumë rekomandime të ndryshme në lidhje me korrigjimin e saktë të elementit që na nevojitet.
Kështu, për shembull, ekspertët nga Microsoft rekomandojnë përfshirjen e këtij elementi. Në këtë rast, sasia minimale duhet të jetë e barabartë me RAM-in fizik minus megabajt të përdorur gjatë ngarkesës maksimale. Dhe parametri maksimal është i njëjti numër shumëzuar me dy.
Gjithashtu, shpesh në internet mund të gjeni informacione që thonë se të dy kufijtë duhet të jenë të njëjtë. Kjo do të eliminojë fragmentimin e elementit të shkëmbimit, i cili vetëm do të rrisë performancën. Vërtetë, kjo është më mirë të mos aplikohet në memorien SSD.
Sa duhet bast nëse kompjuteri ka më shumë se 8 GB RAM të instaluar? Gjithçka është e thjeshtë - pagefile.sysËshtë më mirë ta fikni fare. Përndryshe, kjo nuk duhet të bëhet, pasi mund të ketë probleme me funksionimin e softuerit të veçantë. Dhe në të ardhmen, jo shumë do të kujtojnë se më parë ishin përdoruesit që fikën një mjet të rëndësishëm.
Nëse flasim për rritjen e zonës për lojëra, gjithçka varet drejtpërdrejt nga e njëjta sasi reale e RAM-it. Në përgjithësi, kur instaloni një aplikacion, është e rëndësishme të rishikoni paraprakisht cilësimet e rekomanduara. Në rast të një niveli të pamjaftueshëm të komponentëve në kompjuter, mund të ia vlen të braktisni plotësisht programin, në vend që të përdorni mjete shtesë. Në fund të fundit, në fund ato thjesht mund të mos jenë të mjaftueshme.
Transferoni në një makinë tjetër( )
Më parë, shumë ekspertë këshilluan zhvendosjen e skedarit të shkëmbimit nga SSD në HDD për të zgjatur jetën e të parit. Kjo qasje është më e zbatueshme për modelet më të vjetra me kapacitet të ulët. Si rezultat, përdoruesit do të humbasin dukshëm performancën, por jeta e shërbimit do të rritet me një numër të papërfillshëm.
Përvoja personale( )
Nëse kompjuteri juaj është projektuar për detyra të veçanta dhe ka 4 Gb ose 6 RAM të instaluar në të, madhësia e skedarit të shkëmbimit duhet të specifikohet saktësisht. Dhe shpesh është më mirë ta fikni fare. Kur vendosni të përdorni gjithsesi skedarin e faqes, " origjinale"dhe" Maksimumi» Vëllimet duhet të jenë të njëjta. Në këtë rast, është më mirë të tregoni rreth 3 GB.
Me memorie të madhe të integruar, pa përdorur softuer special, mund të provoni plotësisht ta çaktivizoni këtë seksion.
Por është e rëndësishme të mbani mend se disa aplikacione të vjetra mund të mos funksionojnë pa të dhe madje të raportojnë burime të pamjaftueshme.
Çfarë madhësie duhet vendosur nëse për përdoruesit llogaritjet matematikore, përpunimi grafike, puna me video dhe foto janë aktivitete të zakonshme ditore? Në këtë rast, është më mirë të zgjidhni artikullin që i jep Windows-it mundësinë e instalimit, pavarësisht nga RAM-i. Sigurisht, nëse nuk përdorni 32 GB - vetëm në këtë rast mund të mendoni për një mbyllje të plotë.
Nuk është gjithmonë e mundur që menjëherë të përcaktohet saktësisht se sa burime nevojiten. Për të llogaritur, mund të përdorni një skemë të thjeshtë:
Kur përdorni këto këshilla, ka shumë të ngjarë që nuk do të hasni në një situatë kur një shenjë e mungesës së kujtesës shfaqet papritmas në ekran dhe aplikacioni refuzon të fillojë.
Si gjithmonë, një video mbi temën që përshkruhet:
Shpresoj se këshillat e mësipërme do t'ju ndihmojnë të përballeni me problemin e mungesës së RAM-it. Abonohuni dhe tregojuni miqve tuaj!
Një element tipik i shumicës së sistemeve operative është memoria virtuale. Është bërë shumë i përhapur për shkak të kostos së ulët me avantazhe të konsiderueshme. Le të shohim se çfarë është dhe ku ta përdorim?
Për momentin, kompjuterët modernë zakonisht përdorin rreth një gigabajt memorie për punën e tyre. Zakonisht kjo shumë nuk mjafton për funksionimin efikas dhe të shpejtë të programeve që kërkojnë memorie virtuale. Për shembull, nëse shkarkoni një aplikacion fotografish dhe një shfletues në të njëjtën kohë, ka shumë mundësi që kjo sasi memorie të mos mjaftojë, gjë që do ta ngadalësojë kompjuterin tuaj ose mund t'ju duhet të mbyllni një nga programet. Dhe me mungesën e plotë të memories virtuale, nuk ka multitasking, domethënë nisjen e njëkohshme të disa programeve të ndryshme. Në një rast të tillë, makina do të ofrojë përfundimin e programit aktual për të hapur një të ri.
memorie virtuale?
Puna e tij është shumë e thjeshtë: kompjuteri kërkon të dhëna që janë në RAM, por nuk përdoren dhe më pas i vendos në hard disk. Kjo ju lejon të lironi memorien virtuale, gjë që bën të mundur ekzekutimin e aplikacioneve dhe programeve të reja. Ky proces kryhet automatikisht, por përdoruesi më shpesh as nuk e vëren atë, mund t'i duket se kompjuteri ka një RAM të madh, edhe nëse është i instaluar vetëm 512 megabajt. Nëse sistemi operativ i qaset burimeve të memories virtuale më shpesh se zakonisht, atëherë kjo ndikon në shpejtësinë e punës, domethënë bie ndjeshëm, në mënyrë të ngjashme ndodh me performancën.
Pra, nëse tashmë e kuptoni se çfarë është memoria virtuale, atëherë ia vlen të thuhet se funksionimi i rehatshëm i sistemit operativ mund të sigurohet vetëm në një rast: nëse sasia e RAM-it të instaluar është disa herë më e madhe se sasia që kërkohet aktualisht për funksionimin. .
Çfarë duhet të bëni nëse memoria virtuale e Windows është pothuajse e mbushur? Vetë sistemi operativ do t'ju informojë për këtë, më lart ku do të tregohet se nuk ka memorie të mjaftueshme ose pothuajse ka mbaruar. Vëllimi i tij mund të bëhet më i madh nëse është e nevojshme, për këtë është përgjegjës skedari i faqes, i cili mund të redaktohet nga vetë sistemi operativ nëse lind një nevojë e tillë.
Rritja e memories virtuale
Për ta bërë këtë, do t'ju duhet të futni menunë kryesore, ku të gjeni "Paneli i Kontrollit" dhe më pas artikullin "Sistemi". Në skedën "Advanced", duhet të gjeni artikullin "Performanca" dhe më pas të hapni dritaren e cilësimeve. Në seksionin e quajtur "Kujtesa virtuale" do të shihni sasinë e memories së disponueshme në momentin aktual. Ju mund të ndryshoni cilësimet duke përdorur butonin "Ndrysho". Vlen të vendosni një vlerë që është dyfishi i sasisë së RAM-it.
Pra, tashmë e keni kuptuar se çfarë është memoria virtuale, dhe tani ia vlen të flasim se si ta pastroni atë. Kjo procedurë është e nevojshme për të ruajtur konfidencialitetin e të dhënave të vendosura në skedarin e faqes. Kjo bëhet përmes një veçorie të veçantë që zakonisht çaktivizohet. Për ta aktivizuar atë, do t'ju duhet të gjeni dosjen "Administration" në "Paneli i Kontrollit", ku të hapni "Politika e Sigurisë Lokale". Në këtë dritare, do t'ju duhet të klikoni me të djathtën mbi artikullin "Pastro skedarin e kujtesës virtuale", ku zgjidhni "Properties". Aty do t'ju duhet të aktivizoni opsionin "Fikur", më pas klikoni "Aplikoni" dhe më pas "OK". Më pas, do t'ju duhet të rindizni kompjuterin tuaj dy herë, ai do të pastrohet pas herës së dytë.
