Physical && Virtual Memory Explained

[pyth0n3]

Dupa ce veti termina de citit acest tutorial veti cunoaste urmatoarele lucruti:

Physical Memory

Virtual memory

Memory addressing (basics)

Voi folosi cei mai simpli termeni ca fiecare sa inteleaga cum functioneaza

Physical memory se refera la memoria fizica unde vin stocate datele Memoria fizica poate fi clasificata in 2 tipuri:

Active memory

Inactive Memory

Physical Active memory (RAM)

Aici vin stocate programele atunci cand vin executate.Termenul este folosit pentru a descrie cantitatea totala de memorie RAM instalata in calculator.(Se refera la memoria RAM).Poate fi paragonata cu un birou pe care se lucreaza cu diverse documente.

Physical Inactive memory (hard drive)

Aici vin stocate datele,termenul este folosit pentru a descrie accesarea datelor stocate in harddisk.Poate fi paragonat cu o biblioteca.

Virtual memory

Se refera la o arhitectura care este in grad sa simuleze un spatiu de memoriemai mare decat memoria Physical Active Memory (RAM).Presupunem ca vine definit un spatiu virtual cu adrese de la 1 la 10 .Acest spatiu poate fi folosit pentru a incarca programele atunci cand vin executate.Acum multi va veti intreba daca e o memorie virtuala unde stocheaza totusi datele.Ei bine aceasta memorie virtuala va stoca datele in RAM si in SWAP(care se afla pe har disk) Cum am mai spus memoria contine adrese unde pot fi stocate datele deoarece atunci cand se vor cere anumite date pentru a fi procesate de catre cpu trebuie sa stie de unde anume sa le scoata .Asadar pentru acest lucru vine impartita in diverse adrese.Adresele din memoria virtuala corespund la adresele de la memoria fizica(RAM) deoarece memoria virtuala este unul si acelasi lucru cu memoria fizica RAM doar ca numerele adreselor sunt diverse .Exemplu adresa 1 poate fi echivalenta la adresa 11 in RAM. In momentul in care un program va trebui sa stocheze o variabila in adresa 1 a memoriei virtuale aceasta adresa va fi tradusa in adresa 11 si variabila va fi stocata in RAM iar daca memoria RAM este plina va fi stocata in SWAP pana cand se va elibera spatiu in RAM.Sigurul lucru in legatura cu memoria virtuala pe care ar trebui sa il cunoasteti este ca este un spatiu virtual iar ceea ce vine stocat aici vine stocat in RAM sau in SWAP.Acest spatiu virtual se ocupa doar sa puna la dispozitie adrese de memorie cate programe care vor fi traduse si stocate in SWAP.Traducerea adreselor din memoria virtuala catre memoria fizica vine facuta prin MMU care este un component hardware.MMU traduce adresele virtuale in adrese fizice.MMU se ocupa de fiecare cerere de access la memorie de catre CPU.

Memory addressing(basics)

Note:voi defini cateva concepte basic deoarece in acest tutorial nu voi explica diversele tipuri de segmente (cei care au facut ASM sau C stiu la ce ma refer (ma voi referi la memory segmentation intrun alt tutorial unde voi explica conceptul de stack,heap,bss,text,data)

Avem un executabil program1.

Acest program cand vine executat va fi incarcat intro anumita memorie.Presupunem ca program1 are 5MB probabil va veti intreba cata memorie va ocupa acest program cand va fi executat.Program1 va ocupa 5MB de memorie + cata memorie a fost alocata in momentul in care a fost programat.

Spre exemplu daca in program1 am stocat o variabila in memorie atunci cand va fi executat programul va ocupa 5mb + memoria variabilei declarate + alta memorie care a fost declarata chiar daca nu vine folosita. Unde va fi stocat acest program? In care memorie?Fiecare bucata din acest program va pleca la o anumita adresa a memoriei virtuale care va fi tradusa de catre MMU in adrese care corespund memoriei fizice RAM iar in cazul in care memoria fizica RAM este deja ocupata de catre alte programe acesta va fi stocat in swap asadar in momentul in care se va elibera memorie in RAM va trece in RAM.

Cum arata o adresa de memorie?

Vom crea cel mai simplu program posibil pentru a demonstra acest lucru

#include <stdio.h>
int main(void)
{       
	//Declar variabila var 
	int var;

	//Stampez adresa in memorie a variabilei var 
	printf ("Address of var is %p\n", &var);
	return 0;
} 

o data executat acest program am obtinut urmatorul rezultat :

Address of var is 0xbffff9ec

Adresa variebilei acestui program este 0xbffff9ec care tradusa in decimal e 3221223916 In memorie adresa arata cam asa 10111111111111111111100111101100 Dupa cum vedeti eu am decis cum vreau sa fie stampata adresa variabilei var , daca careva prefera

sa fie stampata intrun mod divers poate poate sa o faca

Exemplu:

#include <stdio.h>
int main(void)
{
        //Declar variabila var
        int var;

        //Stampez adresa in memorie a variabilei var in diverse moduri
        printf ("Address of var is %p\n", &var); //escaped hex C 
        printf ("Address of var is %X\n", &var); //capital hex
        printf ("Address of var is %x\n", &var); //hex
	printf ("Address of var is %u\n", &var); //decimal
        return 0;
}

Output

Address of var is 0xbffff9ec
Address of var is BFFFF9EC
Address of var is bffff9ec
Address of var is 3221223916

Variabila var se gaseste in memoria virtuala la adresa 3221223916 intrun segment al memoriei chemat stack in acest caz (Memoria poate fi impartita in mai multe segmente dar cum am spus mai sus nu voi intra in detaliu)Nu toate variabilele se gasesc in stack . MMU va traduce adresa 3221223916 intro adresa fizica care este stocata in RAM.Daca memoria ram ar fi fost plina.MMU ar fi tradus adresa virtuala 3221223916 intro adresa fizica stocata in SWAP.Am creat o diagrama care explica unde si cum vine stocata memoria programelor care vin executate.

Dupa cum vedeti in imagine memoria virtuala vine reprezentata doar de un tabel de adrese pe care MMU le va traduce in alte drese a memoriei fizice (RAM) sau (SWAP) in cazul in care RAM este ocupata. Daca aveti intrebari sunteti liberi sa le faceti ,in acest tutorial am folosit cat mai putini termeni informatici pentru a explica cum functioneaza memoria virtuala si memoria fizica, daca nu ati inteles ceva nu ezitati sa intrebati.

Edited May 21, 2012 by pyth0n3