Блок управления памятью.

Компьютерное оборудование, которое отвечает за управление системой памяти компьютера, называется блоком управления памятью (MMU). Этот компонент служит в качестве буфера между ЦП и системной памятью. Функции, выполняемые блоком управления памятью, обычно можно разделить на три области: управление аппаратной памятью, управление памятью операционных систем и управление памятью приложений. Хотя блок управления памятью может быть отдельным компонентом микросхемы, он обычно интегрируется в центральный процессор (ЦП).
Как правило, аппаратное обеспечение, связанное с блоком управления памятью, включает в себя оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и кэш память. ОЗУ – это физический отсек для хранения, который находится на жестком диске. Это основная область хранения компьютера, в которой данные считываются и записываются. Кэш-память используется для хранения копий определенных данных из основной памяти. Процессор обращается к этой информации, хранящейся в кеше памяти, что помогает ускорить время обработки данных.

Когда в физической памяти или ОЗУ заканчивается память, компьютер для запуска запрошенной программы автоматически использует виртуальную память с жёсткого диска. Блок управления памятью распределяет память из операционной системы в различные приложения. Область виртуального адреса, расположенная в центральном процессоре, состоит из диапазона адресов, разделенных на страницы. Страницы являются вторичными блоками хранения, которые равны по размеру. Автоматический процесс подкачки позволяет операционной системе использовать пространство для хранения, находящееся на жёстком диске.

Вместо того, чтобы пользователь получал сообщение об ошибке, что памяти недостаточно, MMU автоматически инструктирует систему для создания достаточной виртуальной памяти для выполнения приложения. Непрерывное пространство виртуальной памяти создаётся из блока пулов равного размера виртуальной памяти для запуска приложения. Эта функция является основным ключом к тому, чтобы этот процесс работал эффективно, потому что системе не требуется создавать один кусок виртуальной памяти для обработки требований программы. Создание различных размеров пространства памяти для размещения программ разного размера вызывает проблему, известную как фрагментация. Это может привести к тому, что не будет достаточно свободного места для более крупных программ, когда всего доступного пространства на самом деле достаточно.

Управление памятью приложений связано с процессом выделения памяти, необходимой для запуска программы из доступных ресурсов памяти. В более крупных операционных системах может работать много копий одного и того же приложения. Блок управления памятью часто присваивает приложению адрес памяти, который наилучшим образом соответствует её потребностям. Этой программе проще назначить одинаковые адреса. Кроме того, модуль управления памятью может распределять ресурсы памяти на программы по мере необходимости. Когда операция будет завершена, память будет переработана для использования в другом месте.

Одной из основных проблем для блока управления памятью является понимание того, когда данные больше не нужны и могут быть удалены. Это освобождает память для использования в других процессах. Из-за этой проблемы автоматическое и ручное управление памятью стало отдельной областью исследования. Неэффективное управление памятью представляет собой серьезную проблему, когда дело доходит до оптимальной производительности компьютерных систем.