Hướng dẫn

Khái niệm về bộ nhớ ảo trong kiến ​​trúc máy tính

Bộ nhớ ảo là một khái niệm có giá trị trong kiến ​​trúc máy tính cho phép bạn chạy các chương trình lớn, phức tạp trên máy tính ngay cả khi nó có dung lượng RAM tương đối nhỏ. Một máy tính có bộ nhớ ảo sẽ giải quyết một cách khéo léo các nhu cầu xung đột của nhiều chương trình trong một lượng bộ nhớ vật lý cố định. Một PC có bộ nhớ thấp có thể chạy các chương trình tương tự như một PC có RAM dồi dào, mặc dù chậm hơn.

Địa chỉ thực so với địa chỉ ảo

Một máy tính truy cập nội dung của RAM của nó thông qua một hệ thống địa chỉ, về cơ bản là các số định vị mỗi byte. Vì dung lượng bộ nhớ khác nhau giữa các PC, việc xác định phần mềm nào sẽ hoạt động trên một máy tính nhất định trở nên phức tạp. Bộ nhớ ảo giải quyết vấn đề này bằng cách coi mỗi máy tính như thể nó có một lượng lớn RAM và mỗi chương trình như thể nó sử dụng riêng PC. Hệ điều hành, chẳng hạn như Microsoft Windows hoặc OS X của Apple, tạo một tập hợp các địa chỉ ảo cho mỗi chương trình. Hệ điều hành chuyển các địa chỉ ảo thành các địa chỉ vật lý, tự động lắp các chương trình vào RAM khi nó có sẵn.

Phân trang

Bộ nhớ ảo chia nhỏ các chương trình thành các khối có kích thước cố định được gọi là các trang. Nếu một máy tính có bộ nhớ vật lý dồi dào, hệ điều hành sẽ tải tất cả các trang của chương trình vào RAM. Nếu không, hệ điều hành phù hợp hết mức có thể và chạy các hướng dẫn trong các trang đó. Khi máy tính hoàn tất các trang đó, nó sẽ tải phần còn lại của chương trình vào RAM, có thể ghi đè các trang trước đó. Bởi vì hệ điều hành tự động quản lý các chi tiết này, điều này giúp nhà phát triển phần mềm tập trung vào các tính năng của chương trình và không phải lo lắng về các vấn đề bộ nhớ.

Đa chương trình

Bộ nhớ ảo với phân trang cho phép máy tính chạy nhiều chương trình cùng lúc, hầu như không phụ thuộc vào RAM khả dụng. Lợi ích này, được gọi là đa chương trình, là một tính năng chính của hệ điều hành PC hiện đại, vì chúng chứa nhiều chương trình tiện ích như trình điều khiển máy in, trình quản lý mạng và trình quét vi-rút cùng lúc với các ứng dụng của bạn - Trình duyệt web, trình xử lý văn bản, email và phương tiện người chơi.

Lật các ổ dữ liệu

Với bộ nhớ ảo, máy tính ghi các trang chương trình chưa được sử dụng gần đây vào một vùng trên ổ cứng được gọi là tệp hoán trang. Tệp lưu dữ liệu có trong các trang; nếu chương trình cần lại, hệ điều hành sẽ tải lại khi RAM khả dụng. Khi nhiều chương trình cạnh tranh nhau để giành RAM, hành động hoán đổi các trang thành tệp có thể làm chậm tốc độ xử lý của máy tính, vì nó dành nhiều thời gian hơn để thực hiện các công việc quản lý bộ nhớ và ít thời gian hơn để hoàn thành công việc hữu ích. Lý tưởng nhất là một máy tính sẽ có đủ RAM để xử lý các yêu cầu của nhiều chương trình, giảm thiểu thời gian máy tính dành để quản lý các trang của nó.

Bảo vệ bộ nhớ

Một máy tính không có bộ nhớ ảo vẫn có thể chạy nhiều chương trình cùng lúc, mặc dù một chương trình có thể thay đổi, vô tình hoặc cố ý, dữ liệu trong một chương trình khác nếu địa chỉ của nó trỏ đến chương trình sai. Bộ nhớ ảo ngăn chặn tình trạng này bởi vì một chương trình không bao giờ "nhìn thấy" các địa chỉ vật lý của nó. Trình quản lý bộ nhớ ảo bảo vệ dữ liệu trong một chương trình khỏi những thay đổi của chương trình khác.

$config[zx-auto] not found$config[zx-overlay] not found