Понятие виртуальной памяти

Сегодня для компьютеров универсального назначения типична ситуация, когда объем виртуального адресного пространства превышает доступный объем оперативной па­мяти. Это достигается за счет отображения виртуального адресного пространства на физическую память посредством использования механизма виртуальной памяти.

Виртуальная память - картина памяти, формируемая операционной системой для процесса (вспомним, что одна из функций ОС - предоставление виртуальной машины; естественно предположить, что память такой машины тоже должна быть виртуальной). Деятельность ОС по созданию такой картины правомерно назвать виртуализацией памяти.

Например, для процессов (потоков) в Windows NT память представляется плоской (линейной) и имеет объем 4 Гб.

Реально ОС имеет в своем распоряжении некоторый объем физической оператив­ной памяти в виде установленных модулей (этот объем может варьироваться до 4 Гб) плюс объем, который ей разрешено использовать на диске (от 2 Мб, сверху ограничи­вается администратором). Эта память распределяется между всеми процессами, вклю­чая системные, отдельными фрагментами (например, страницами, см. далее). Страни­цы отдельного процесса располагаются частью в оперативной памяти, частью на дис­ке в порядке, устанавливаемом ОС и в общем случае отличном от их последователь­ности в самом процессе (его виртуальном адресном пространстве). Эффект увеличе­ния объема памяти достигается за счет вытеснения неактивных страниц на диск.

Таким образом, 4Гб оперативной памяти, с которой работает процесс, - фикция, создаваемая для него операционной системой.

Поскольку виртуальная память - механизм управления памятью, а не предоставляе­мое ее пространство, корректнее говорить о памяти, предоставляемой процессу посред­ством этого механизма. Ее объем складывается из доступного объема оперативной па­мяти и объема разрешенной к использованию дисковой памяти. Тогда справедливо ут­верждение: объем памяти, предоставляемой процессу механизмом виртуальной памяти, потенциально позволяет адресовать все виртуальное адресное пространство данного процесса. Реально на взаимодействие процессов накладывается целый ряд различных ограничений, в силу которых процессы должны вести себя корректно друг по отношению к другу, и ни один процесс не должен претендовать на всю доступную память. На сегодня «правила хорошего тона» предписывают использовать не более 200 - 500 Мб памяти, самостоятельно организуя программным путем обмен с диском в случае наличия более громоздких структур данных (как, например, это делает Adobe Photoshop).