Krav til en virtuel hukommelsesarkitektur:

Virtuel hukommelse er en hukommelsesstyringsteknik, der giver et system mulighed for at køre programmer større end den tilgængelige fysiske hukommelse. Dette opnås ved at bruge en kombination af hardware- og softwaremekanismer. Her er de vigtigste krav til en virtuel hukommelsesarkitektur:

1. Hardware:

* hukommelsesstyringsenhed (MMU): Dette er en afgørende hardwarekomponent, der oversætter virtuelle adresser, der bruges af CPU'en til fysiske adresser i hukommelsen. Den bruger en sidetabel til at holde styr på kortlægningen mellem virtuelle og fysiske adresser.

* Stor adresseplads: CPU'en skal være i stand til at adressere et større virtuelt hukommelsesrum end den tilgængelige fysiske hukommelse. Dette giver mulighed for at køre programmer større end fysisk RAM.

* Sekundær opbevaring: En sekundær opbevaringsenhed som et harddiskdrev (HDD) eller Solid-State Drive (SSD) er nødvendig for at holde de inaktive dele af programmer og data, der er byttet ind og ud af fysisk hukommelse efter behov.

2. Software:

* operativsystem (OS): OS administrerer virtuel hukommelse og håndterer kortlægningen mellem virtuelle og fysiske adresser. Det implementerer algoritmer som personsøgning og bytte for effektivt at styre hukommelsesforbruget.

* Sidetabel: Dette er en datastruktur, der kortlægger virtuelle adresser til fysiske adresser. MMU bruger denne tabel til at udføre adresseoversættelse.

* Sideudskiftningsalgoritme: Denne algoritme beslutter, hvilken side der skal skiftes ud af den fysiske hukommelse, når den er fuld. Almindelige algoritmer inkluderer FIFO, LRU og Opt.

* Hukommelsesallokeringspolitikker: OS skal implementere politikker til tildeling af virtuel hukommelse til forskellige processer. Dette inkluderer politikker til tildeling af sider til nye processer og tildeling af gratis sider til eksisterende processer.

* Beskyttelsesmekanismer: Virtuelle hukommelsesbehovmekanismer til at beskytte processer mod adgang til hukommelse, der hører til andre processer. Dette opnås gennem hardware- og softwaremekanismer som segmentering og side -tilladelser.

3. Andre overvejelser:

* ydelse: Virtuel hukommelse kan påvirke ydelsen på grund af sidefejl (når en påkrævet side ikke er i fysisk hukommelse) og omkostningen af ​​adresseoversættelse. Derfor er effektive algoritmer og optimeringer afgørende.

* sikkerhed: Virtuel hukommelse hjælper med at beskytte processer mod hinanden og mod ondsindet kode. Det giver også mulighed for at isolere processer og forhindre dem i at få adgang til følsomme data.

* Fleksibilitet: Virtuel hukommelse giver systemer mulighed for at køre større og mere komplekse programmer, hvilket gør dem mere fleksible og kraftfulde.

Ved at opfylde disse krav kan et system implementere en robust og effektiv virtuel hukommelsesarkitektur, hvilket gør det muligt for det at køre programmer og applikationer, der overstiger begrænsningerne i den fysiske hukommelse.