Virtuaalimuisti on tallennusjärjestelmä, joka tarjoaa käyttäjälle illuusion erittäin suuresta päämuistista. Tämä tehdään käsittelemällä toissijaisen muistin osaa päämuistina.
Tässä mallissa käyttäjä voi ladata suurempikokoisia prosesseja kuin käytettävissä oleva päämuisti saamalla illuusion, että muisti on käytettävissä prosessin lataamiseen.
Sen sijaan, että käyttöjärjestelmä lataaisi yhden suuren prosessin päämuistiin, se lataa useamman kuin yhden prosessin eri osat päämuistiin.
Näin moniohjelmointiaste kasvaa ja siten myös prosessorin käyttöaste kasvaa.
Kuinka virtuaalimuisti toimii?
Nykyaikana virtuaalimuistista on tullut melko yleistä nykyään. Tässä mallissa aina kun joitain sivuja on ladattava päämuistiin suorittamista varten ja muistia ei ole saatavilla niille useille sivuille, silloin käyttöjärjestelmä etsii sen sijaan, että se estäisi sivujen pääsyn päämuistiin. RAM-alue, jota viime aikoina on käytetty vähiten tai joihin ei ole viitattu, ja kopioi se toissijaiseen muistiin, jotta päämuistiin jää tilaa uusille sivuille.
Koska kaikki tämä toimenpide tapahtuu automaattisesti, se saa tietokoneen tuntemaan, että sillä on rajoittamaton RAM-muisti.
Kysyntähaku
Demand Paging on suosittu tapa virtuaalisen muistin hallintaan. Tarvehaussa prosessin vähiten käytetyt sivut tallennetaan toissijaiseen muistiin.
Sivu kopioidaan päämuistiin, kun sitä pyydetään tai kun sivussa ilmenee vika. On olemassa erilaisia sivujen korvausalgoritmeja, joita käytetään määrittämään korvattavat sivut. Keskustelemme jokaisesta niistä myöhemmin yksityiskohtaisesti.
Tilannekuva virtuaalisen muistin hallintajärjestelmästä
Oletetaan, että 2 prosessia, P1 ja P2, sisältävät kukin 4 sivua. Jokaisen sivun koko on 1 kt. Päämuisti sisältää 8 kehystä, kukin 1 kt. Käyttöjärjestelmä sijaitsee kahdessa ensimmäisessä osiossa. Kolmannessa osiossa 1stP1:n sivu tallennetaan ja muut kehykset näytetään myös täytettyinä päämuistissa olevien prosessien eri sivuilla.
Molempien sivujen sivutaulukot ovat kooltaan 1 kt, joten ne mahtuvat yhteen kehykseen. Molempien prosessien sivutaulukot sisältävät erilaisia tietoja, jotka näkyvät myös kuvassa.
CPU sisältää rekisterin, joka sisältää sivutaulukon perusosoitteen, joka on 5 P1:n tapauksessa ja 7 P2:n tapauksessa. Tämä sivutaulukon perusosoite lisätään loogisen osoitteen sivunumeroon, kun kyse on todellisen vastaavan merkinnän käyttämisestä.
Virtuaalimuistin edut
- Moniohjelmoinnin astetta lisätään.
- Käyttäjä voi käyttää suuria sovelluksia vähemmällä todellisella RAM-muistilla.
- RAM-muistia ei tarvitse ostaa lisää.
Virtuaalimuistin haitat
- Järjestelmä hidastuu, koska vaihto vie aikaa.
- Sovellusten välillä vaihtaminen vie enemmän aikaa.
- Käyttäjällä on vähemmän kiintolevytilaa sen käyttöön.