Підходи до керування реальною пам’яттю.

Фізична пам’ять являє собою впорядковану множину комірок і всі вони пронумеровані, тобто до кожної із них можна звернутися вказавши її впорядкований номер (адрес). Кількість комірок фізичної пам’яті є обмеженою і фіксованою. СПЗ повинно зв’язати кожне вказане користувачем ім’я з фізичною коміркою пам’яті, тобто здійснити відображення простору імен на фізичну пам’ять комірки. В загальному випадку це відображення здійснюється в два етапи:

· спочатку системою програмування;

· потім ОС (з допомогою спеціальних програмних модулів керування пам’яттю і використання спеціальних апаратних засобів).

Між цими етапами звернення до пам’яті має форму віртуального або логічного адресу. При цьому потрібно відзначити, що множина всіх допустимих значень віртуального адресу для будь–якої програми визначає її віртуальний адресний простір або віртуальну пам’ять.

Віртуальний адресний простір програми перш за все залежить від архітектури процесора та від системи програмування і практично не залежить від реальної фізичної пам’яті. Потрібно добавити, що адреса команд і змінних в машинній програмі, що підготовлена до виконання системою програмування і являється віртуальним адресом. В результаті роботи системи програмування отримані віртуальні адреси можуть мати як двійкову форму, так і символьно–двійкову. Тобто деякі програмні модулі (їх, як правило, більшість) і їх змінні отримують числові значення, а ті модулі, адреси яких не можуть бути визначені на даний час мають символьну форму і кінцева прив’язка до фізичної комірки буде здійснюватись на етапі завантаження програми в пам’ять перед її виконанням.

Одним із випадків відображення простору імен на фізичну пам’ять являється відповідність віртуального адресного простору фізичній пам’яті. При цьому немає необхідності здійснювати друге повторне відображення. В даному випадку можна відзначити, що система програмування генерує абсолютну двійкову програму. В даній програмі всі двійкові адреса будуть такими, що програма може виконатись тільки в тому випадку, якщо її віртуальні адреса будуть точно відповідати фізичним.

Частина програмних модулів будь – якої ОС обов’язково повинна бути абсолютно двійковими програмами. Ці програми розміщуються по фіксованих адресах і з їх допомогою можна як наслідок реалізувати розміщення інших програм, що підготовлені системою програмування таким чином, що вони можуть працювати на різних фізичних адресах (тобто де їх розмістить ОС).

Іншим випадком такої загальної схеми трансляції адресного простору являється відповідність віртуального адресного простору у вихідному або першопочатковому простору імен. В даному випадку відображення здійснюється самою ОС, яка під час виконання використовує таблицю символьних імен. Така схема відображення використовується досить рідко, тому що відображення імен на адреса необхідно використовувати для кожного входження імені (для кожного нового імені) і досить багато часу використовується на кваліфікацію імен. Також можливі і проміжні варіанти. В найпростішому випадку транслятор – компілятор генерує відносні адреса які по суті являються віртуальними адресами з наступною настройкою програми на один із неперервних розділів.

Друге відображення здійснюється завантажувальником (загрузчиком), що переміщується. Після завантаження програми віртуальний адрес втрачається і доступ виконується безпосередньо до фізичних комірок. Більш ефективне рішення досягається в тому випадку, коли транслятор виробляє в якості віртуального адресу відносний адрес і інформацію про початковий адрес, а процесор використовуючи адресну інформацію, що підготовлена ОС виконує друге відображення не один раз при загрузці програми, а при кожному зверненні до пам’яті.