Στα λειτουργικά συστήματα υπολογιστών, τι είναι ένας πίνακας σελίδων;

Οι περισσότεροι υπολογιστές έχουν δύο μορφές μνήμης, εικονικής μνήμης και φυσικής μνήμης.Η εικονική μνήμη, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι απλώς ένα κατασκεύασμα που επιτρέπει σε ένα πρόγραμμα να λειτουργεί σαν να είναι όλες οι πληροφορίες που απαιτούνται για την εκτέλεση του αποθηκεύονται στον ίδιο τόπο.Κάθε πληροφορία που είναι αποθηκευμένες στην εικονική μνήμη αντιστοιχεί σε μια διεύθυνση φυσικής μνήμης.Ένας πίνακας σελίδων είναι η δομή δεδομένων που χρησιμοποιεί το λειτουργικό σύστημα υπολογιστών για να παρακολουθείτε τις συνδέσεις μεταξύ της εικονικής μνήμης και της φυσικής μνήμης.Η διαδικασία συσχέτισης της εικονικής μνήμης με τη φυσική μνήμη ονομάζεται χαρτογράφηση.

Η έννοια του τρόπου με τον οποίο ο πίνακας σελίδας οργανώνει τα δύο είδη μνήμης είναι καλύτερα κατανοητή χρησιμοποιώντας ένα γνωστό παράδειγμα.Όταν ένας χρήστης του υπολογιστή δημιουργεί μια λίστα αναπαραγωγής σε ένα πρόγραμμα αναπαραγωγής πολυμέσων, μπορεί να πάρει τραγούδια από πολλά διαφορετικά αρχεία στον υπολογιστή.Τα φυσικά αρχεία δεν μετακινούνται, αλλά το πρόγραμμα γνωρίζει πού να πάτε για να αποκτήσετε πρόσβαση σε κάθε τραγούδι με τη σειρά του.

Η λίστα αναπαραγωγής είναι σαν την εικονική μνήμη.Πρόκειται για ένα συνεχόμενο μπλοκ πληροφοριών που προσπελάστηκαν εύκολα από το πρόγραμμα.Τα μεμονωμένα αρχεία με τα μεμονωμένα τραγούδια σε αυτά είναι σαν τη φυσική μνήμη.Αποθηκεύονται σε πολλά διαφορετικά μέρη σε όλο τον υπολογιστή.Η φυσική μνήμη αποθηκεύεται σε έναν πίνακα σελίδας.

Ένα κομμάτι υλικού στον υπολογιστή λαμβάνει αιτήματα από εικονική μνήμη και στη συνέχεια αποκτά πρόσβαση στον πίνακα σελίδας για να βρείτε τη θέση φυσικής μνήμης των δεδομένων.Αυτό το υλικό ονομάζεται είτε η Μονάδα Διαχείρισης Μνήμης (MMU) είτε η Μονάδα Δυναμικής Διεύθυνσης (DAT).Προκειμένου να γίνει η πρόσβαση δεδομένων όσο το δυνατόν γρηγορότερα, το MMU αποθηκεύει έναν πεπερασμένο αριθμό χρησιμοποιούμενων χαρτών σε έναν πίνακα που ονομάζεται Buffer Translation Lookaside.Λειτουργώντας όπως η καρτέλα Αγαπημένα σε ένα πρόγραμμα περιήγησης ιστού, το buffer Translation Lookaside επιτρέπει στον υπολογιστή να μεταβεί γρήγορα σε μια συχνά χρησιμοποιούμενη θέση μνήμης.

Εάν η εν λόγω διεύθυνση δεν είναι συχνά ο υπολογιστής, το MMU θα έχει πρόσβαση απευθείας στον πίνακα σελίδας.Σαρώνει μέσω του πίνακα μέχρι να βρει την εν λόγω διεύθυνση.Στη συνέχεια, επιστρέφει τη διεύθυνση στο buffer της μετάφρασης Lookaside από το οποίο το πρόγραμμα είναι σε θέση να έχει πρόσβαση στις πληροφορίες.

Μερικές φορές ο υπολογιστής δεν μπορεί να βρει τη διεύθυνση στον πίνακα σελίδας.Αυτό μπορεί να συμβεί εάν δεν υπάρχει χάρτης μεταξύ της εικονικής μνήμης και της φυσικής μνήμης.Σε αυτή την περίπτωση, το λειτουργικό σύστημα θα στείλει ένα μήνυμα στο πρόγραμμα λέγοντας ότι θα κλείσει.Το Look Up μπορεί επίσης να αποτύχει εάν το φυσικό αρχείο έχει μετακινηθεί, για παράδειγμα, εάν έχει τεθεί σε αντίγραφο ασφαλείας και αφαιρείται από το σύστημα.