Co to jest jednostka zarządzania pamięcią? (Ze zdjęciami)
Sprzęt komputerowy odpowiedzialny za zarządzanie systemem pamięci komputera nazywa się jednostką zarządzania pamięcią (MMU). Ten komponent służy jako bufor między procesorem a pamięcią systemową. Funkcje wykonywane przez moduł zarządzania pamięcią można zazwyczaj podzielić na trzy obszary: zarządzanie pamięcią sprzętową, zarządzanie pamięcią systemu operacyjnego i zarządzanie pamięcią aplikacji. Chociaż jednostka zarządzania pamięcią może być oddzielnym komponentem układu, zwykle jest zintegrowana z jednostką centralną (CPU).
Zasadniczo sprzęt związany z zarządzaniem pamięcią obejmuje pamięć o dostępie swobodnym (RAM) i pamięci podręczne. RAM to fizyczny schowek, który znajduje się na dysku twardym. Jest to główny obszar pamięci komputera, w którym dane są odczytywane i zapisywane. Pamięci podręczne służą do przechowywania kopii niektórych danych z pamięci głównej. CPU uzyskuje dostęp do tych informacji przechowywanych w pamięci podręcznej pamięci, co pomaga przyspieszyć czas przetwarzania.
Kiedy w pamięci fizycznej lub RAM zabraknie miejsca, komputer automatycznie używa pamięci wirtualnej z dysku twardego do uruchomienia żądanego programu. Jednostka zarządzania pamięcią przydziela pamięć z systemu operacyjnego do różnych aplikacji. Wirtualny obszar adresu, który znajduje się w centralnej jednostce przetwarzania, składa się z zakresu adresów podzielonych na strony. Strony są dodatkowymi blokami pamięci o jednakowym rozmiarze. Zautomatyzowany proces stronicowania pozwala systemowi operacyjnemu wykorzystać przestrzeń dyskową rozproszoną na dysku twardym.
Zamiast użytkownika otrzymującego komunikat o błędzie, że nie ma wystarczającej ilości pamięci, MMU automatycznie instruuje system, aby zbudował wystarczającą ilość pamięci wirtualnej do uruchomienia aplikacji. Przylegająca przestrzeń pamięci wirtualnej jest tworzona z puli bloków pamięci wirtualnej o równej wielkości do uruchamiania aplikacji. Ta funkcja jest głównym kluczem do efektywnego i wydajnego działania tego procesu, ponieważ system nie musi tworzyć jednej porcji pamięci wirtualnej do obsługi wymagań programu. Tworzenie różnych rozmiarów przestrzeni pamięci w celu dostosowania programów o różnych rozmiarach powoduje problem zwany fragmentacją. Może to prowadzić do braku wystarczającej ilości wolnego miejsca dla większych programów, gdy całkowita dostępna przestrzeń jest rzeczywiście wystarczająca.
Zarządzanie pamięcią aplikacji obejmuje proces przydzielania pamięci wymaganej do uruchomienia programu z dostępnych zasobów pamięci. W większych systemach operacyjnych może być uruchomionych wiele kopii tej samej aplikacji. Jednostka zarządzania pamięcią często przypisuje aplikacji adres pamięci, który najlepiej odpowiada jej potrzebom. Łatwiej jest przypisać tym programom te same adresy. Ponadto jednostka zarządzania pamięcią może rozdzielać zasoby pamięci do programów zgodnie z potrzebami. Po zakończeniu operacji pamięć jest ponownie przetwarzana w celu użycia w innym miejscu.
Jednym z głównych wyzwań dla jednostki zarządzania pamięcią jest wykrycie, kiedy dane nie są już potrzebne i można je odrzucić. Zwalnia to pamięć do wykorzystania w innych procesach. Automatyczne i ręczne zarządzanie pamięcią stało się odrębnym obszarem badań z powodu tego problemu. Niewystarczające zarządzanie pamięcią stanowi poważny problem, jeśli chodzi o optymalną wydajność systemów komputerowych.