Speicherverwaltung

Dezember 2016

Beschreibung des Speichers


Der physische Speicher eines Systems wird in zwei Kategorien unterteilt :

  • Der Arbeitsspeicher : bestehend aus Schaltkreisen, und ist daher sehr schnell.
  • Der Massenspeicher: bestehend aus Magnetträgern (Festplatte, Magnetbänder...),und ist sehr viel langsamer.

Der physische Speicher dient als temporäre Speicherzone für Daten und Programme die Sie benutzen. Allgemein gilt, je höher der Speicherumfang ist, desto mehr Anwendungen können sie gleichzeitig laden. Je schneller er auf der anderen Seite ist, umso schneller reagiert Ihr System. Es geht also darum den Speicher bestmöglich für das Betriebssystem zu organisieren, um die besten Leistungen zu erhalten.

Die Speicherverwaltung


Die Speicherverwaltung ist ein nicht leichter Kompromiss zwischen Leistungen (Zugriffszeit) und Menge (zur Verfügung stehende Kapazität). So wünscht man sich immer möglichst viel verfügbare Speicherkapazität. Man wünscht sich aber kaum, dass dies zulasten der Leistungen geht.
Die Speicherverwaltung muss außerdem folgende Funktionen erfüllen :

  • Das Teilen des Speichers ermöglichen (für ein Multitaskingssystem).
  • Das zuordnen von Speicherblöcken für verschiedenen Aufgaben ermöglichen.
  • Die verwendeten Speicherplätze beschützen (zum Beispiel verhindern, dass ein Benutzer eine von einem anderen Benutzer ausgeführte Aufgabe ändert).
  • Den verfügbaren Speicherplatz optimieren insbesondere durch Mechanismen der Speichererweiterung.

Speichererweiterung



Es ist möglich den Speicher auf zwei Arten zu erweitern :

  • Indem ein Programm unterteilt wird: ein Teil in einen Arbeitsspeicher- Residenten und der andere nur in den Speicher geladen wird, wenn der Zugriff auf diese Daten notwendig ist.
  • Die Benutzung des Mechanismus eines virtuellen Speicherbereichs, besteht darin die Festplatte als Hauptspeicher zu verwenden, und in der RAM nur Anweisungen und Daten zu speichern, die von dem Prozessor verwendet werden. Das Betriebssystem führt diese Operation aus, indem es temporäre Dateien (genannt SWAP-Dateien) herstellt in denen die Informationen gespeichert werden wenn der verfügbarer Arbeitsspeicher nicht mehr ausreicht. Diese Operation wirkt sich mit einem beachtlichem Leistungsabfall aus, da die Zugriffszeit auf die Festplatte sehr viel länger ist als auf die RAM. Bei Benutzung des virtuellen Speicherbereichs kann man häufig feststellen, dass die Leuchtdiode der Festplatte fast ständig leuchtet, und bei Microsoft Windows eine Datei erscheint die "win386.swp" heißt, deren Größe proportional zum Bedarf an Arbeitsspeicher beachtlich ist.

Die Mechanismen der Speicheraufteilung


Der Zentralspeicher kann auf drei Arten zerteilt werden :

  • Die Segmentierung : Die Programme werden in Parzellen von unterschiedlicher Länge unterteilt, die «Segmente» genannt werden.
  • Die Seitenverwaltung: Sie besteht darin den Speicher in Blöcke zu unterteilen, und die Programme in Seiten von festgelegter Länge.
  • Eine Kombinierung von Segmentierung und Seitenverwaltung: gewisse Teile des Speicherbereiches sind segmentiert, die andern sind paginiert.

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