УНИВЕРЗИТЕТ ПРИВРЕДНА АКАДЕМИЈА У НОВОМ САДУ
ФАКУЛТЕТ ЗА ПРИМЕЊЕНИ МЕНАЏМЕНТ, ЕКОНОМИЈУ И
ФИНАНСИЈЕ, БЕОГРАД
Предмет: Оперативни системи
СЕМИНАРСКИ РАД
ТЕМА: ВИРТУЕЛНА МЕМОРИЈА
Ментор: Студент:
Доц. Др Иван Тот Никола Бранковић, I001-11/2015
Београд, 2017
Садржај
1. Увод.............................................................................................................................................1
2. Појам виртуелне меморије........................................................................................................2
3. Историја виртуелне меморије...................................................................................................2
4. Начин рада виртуелне меморије..............................................................................................3
4.1. Страничење..........................................................................................................................4
4.2. Сегментација....................................................................................................................... 5
4.3. Сегментација са страничењем........................................................................................... 6
4.4. Механизми за убрзавање адресне транслације................................................................6
4.4.1. TLB (Translation Lookaside Buffers).........................................................................6
4.4.2. IPT (Inverted Page Tables)..........................................................................................7
4.4.3. MVS (Multiple Virtual Spaces)...................................................................................7
5. Коришћење виртуелне меморије..............................................................................................8
5.1. Ручно повећавање виртуелне меморије............................................................................8
6. Закључак................................................................................................................................... 12
7. Литература................................................................................................................................13
2
2. ПОЈАМ ВИРТУЕЛНЕ МЕМОРИЈЕ
Виртуелна меморија је резервисан део на (hard) диску где се копирају подаци из
физичке меморије (RAM). То се ради како се физичка меморија не би напунила до краја, јер
кад би се то десило рачунар би се заблокирао. Значи кад покренете неки програм он се
налази у физичкој меморији и тамо обавља све радње, али кад покренете још неки програм, а
да пре тога нисте изашли из претходног, овај први се аутоматски пребацује у виртуелну
меморију како би се ослободио простор за нови програм који се покреће.
Уколико рачунару недостаје меморије са директиним приступом, потребне за
покретање програма или рад са програмом, оперативни системи то покрива помоћу
виртуелне меморије. Виртуелна меморија комбинује физичку меморију са привременим
местом на диску. Кад рачунару недостаје физичке меморије, виртуелна меморија премешта
податке са физичке меморије на простор назван странична датотека. Премештањем података
на страничну датотеку ослобађа се физичка меморија како би било довољно простора како
би се могао завршити рад.
О раду рачунара можемо рећи да што рачунар има више RAM меморије, то програми
брже раде. Уколико недостатак RAM меморије успорава рад рачунара, повећањем виртуелне
меморије се то може надоместити. Наравно, боље решење би било додавање још RAM
меморије, пошто рачунар много брже чита податке са RAM меморије, него са (hard) диска.
Уколико прелазите из програма у програм, они се аутоматски копирају из виртуелне
меморије у физичку и обрнуто. Другим речима, само активан програм се налази у физичкој
меморији док остали чекају у виртуелној. Оперативни системи Windows раде на тај начин да
што више физичке меморије остане слободно без обзира колико укупно рачунар има радне
меморије, док код неких оперативних система то није случај. О величини виртуелне
меморије не морате бринути јер оперативни системи Windows то аутоматски одређују,
обично је 2,5 пута већа од физичке меморије.
3. ИСТОРИЈА ВИРТУЕЛНЕ МЕМОРИЈЕ
Почетком четрдесетих година прошлог века, кад су рачунари почели са развојем,
инжењери су имали много проблема. Недостатак меморијског простора је наравно био један
од њих. У то време рачунари су у најбољем случају имали 128 КБ меморијског простора, а
саме меморије су углавном недоступне и прескупе. Једно од главних питања око недостатка
меморијског простора је било: Шта ако програм током извршавања „нарасте“. Пошто је
одговор био да неће бити довољно меморије за његово извршавање, требало је
репрограмирати програме у зависности од количине меморије којом рачунар конкретно
3
располаже. Како је било готово немогуће имати довољно брзе, а поготово јефтине меморије
дошло се на идеју да се простор на (hard) диску искористи за складиштење података у
наредби.
Пошто је приступ (hard) диску значајно спорији од приступа радној меморији, а
пожељно би било да се већи део програма који се извршава налази у радној меморији и тако
створи неограничена количина доступног простора са брзим приступом, родила се идеја о
виртуелној меморији. Као и све остале нове идеје, идеја о виртуелној меморији није наишла
на пријатељске одјеке, сматрана је прерадикалном.
Прва виртуелна меморија је развијена 1959. године и названа је једнослојни систем
складиштења. И ако су је критиковали, направљене су многе експерименталне верзије током
раних шездесетих година. Много је модела, експеримената и теорија било потребно да би се
савладали сви проблеми како би се ова врста меморије почела сматрати поузданом.
Развијени су посебни склопови чија је улога била превођење виртуелних адреса у стварне
адресе. Неки су се бринули да ће то бити скупо, тешко изводљиво и да ће заузимати превише
процесорског времена, али временом се показало да није тако.
Завршна дебата поводом виртуелне меморије се одржала 1969. године и поставило се
питање може ли виртуелна меморија бити делотворнија од постојећих стратегија. На крају је
истраживачки тим IBM-а са Дејвидом Сајреом на челу закључио како виртуелна меморија
ради боље од најбољих система са ручним управљањем.
Виртуелна меморија је током година усавршена и крајем седамдесетих је била део
сваког комерцијалног рачунара. Што се тиче личних рачунара, мислило се да неће бити
проблема као на комерцијалним па у њих није имплементирана виртуелна меморија. Ипак
такви проблеми су касније откривени па је фирма Intel 1985. године понудио виртуелну и
кеш меморију у микропроцесору 386, а Microsoft вишепрограмски рад у оперативном
систему Windows 3.1. Тај пример су следили и остали, па је виртуелна меморија нашла место
и у личним рачунарима, а самим тим и свакодневном животу.
4. НАЧИН РАДА ВИРТУЕЛНЕ МЕМОРИЈЕ
Улога виртуелне меморије јесте да повећа адресни простор који програми могу да
користе. Рад рачунара заснива се на начелу да процесор може у непрекидном низу директно
дохватати садржаје у главној меморији па тако адресни простор главне меморије одређује
величину програма. У главној меморији се налази и операциони систем, па је величина
радног програма ограничена у односу на величину адресног простора главне меморије.
Виртуелна меморија омогућава извођење програма чији адресни простор прелази
величину главне меморије. То се постиже делимично учитавањем процеса у виртуелну
