หน่วยจัดการหน่วยความจำคืออะไร?

ฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ที่รับผิดชอบในการจัดการระบบหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์เรียกว่าหน่วยการจัดการหน่วยความจำ (MMU)ส่วนประกอบนี้ทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ระหว่าง CPU และหน่วยความจำระบบฟังก์ชั่นที่ดำเนินการโดยหน่วยการจัดการหน่วยความจำสามารถแบ่งออกเป็นสามด้าน: การจัดการหน่วยความจำฮาร์ดแวร์การจัดการระบบหน่วยความจำและการจัดการหน่วยความจำแอปพลิเคชันแม้ว่าหน่วยการจัดการหน่วยความจำสามารถเป็นส่วนประกอบของชิปแยกต่างหาก แต่ก็มักจะรวมเข้ากับหน่วยประมวลผลกลาง (CPU)

โดยทั่วไปฮาร์ดแวร์ที่เกี่ยวข้องกับการจัดการหน่วยความจำรวมถึงหน่วยความจำการเข้าถึงแบบสุ่ม (RAM) และแคชหน่วยความจำRAM เป็นช่องเก็บข้อมูลทางกายภาพที่ตั้งอยู่บนฮาร์ดดิสก์มันเป็นพื้นที่เก็บข้อมูลหลักของคอมพิวเตอร์ที่อ่านและเขียนข้อมูลแคชหน่วยความจำใช้เพื่อเก็บสำเนาข้อมูลบางอย่างจากหน่วยความจำหลักCPU เข้าถึงข้อมูลนี้ที่จัดขึ้นในแคชหน่วยความจำซึ่งช่วยเร่งเวลาในการประมวลผล

เมื่อหน่วยความจำทางกายภาพหรือ RAM หมดพื้นที่หน่วยความจำคอมพิวเตอร์จะใช้หน่วยความจำเสมือนโดยอัตโนมัติจากฮาร์ดดิสก์เพื่อเรียกใช้โปรแกรมที่ร้องขอ.หน่วยการจัดการหน่วยความจำจัดสรรหน่วยความจำจากระบบปฏิบัติการไปยังแอปพลิเคชันต่างๆพื้นที่ที่อยู่เสมือนจริงซึ่งตั้งอยู่ภายในหน่วยประมวลผลส่วนกลางประกอบด้วยช่วงของที่อยู่ที่แบ่งออกเป็นหน้าหน้าเป็นบล็อกเก็บข้อมูลรองที่มีขนาดเท่ากันกระบวนการเพจอัตโนมัติช่วยให้ระบบปฏิบัติการใช้พื้นที่เก็บข้อมูลที่กระจัดกระจายบนฮาร์ดดิสก์

แทนที่จะเป็นผู้ใช้ที่ได้รับข้อความแสดงข้อผิดพลาดว่ามีหน่วยความจำไม่เพียงพอ MMU จะสั่งให้ระบบสร้างหน่วยความจำเสมือนจริงเพียงพอโดยอัตโนมัติเพื่อเรียกใช้แอปพลิเคชันพื้นที่หน่วยความจำเสมือนที่ต่อเนื่องกันถูกสร้างขึ้นจากกลุ่มที่มีขนาดเท่ากันของหน่วยความจำเสมือนจริงสำหรับการเรียกใช้แอปพลิเคชันคุณสมบัตินี้เป็นกุญแจสำคัญในการทำให้กระบวนการนี้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีประสิทธิภาพเนื่องจากระบบไม่จำเป็นต้องสร้างหน่วยความจำเสมือนหนึ่งก้อนเพื่อจัดการกับข้อกำหนดของโปรแกรมการสร้างพื้นที่หน่วยความจำขนาดต่าง ๆ เพื่อรองรับโปรแกรมขนาดที่แตกต่างกันทำให้เกิดปัญหาที่เรียกว่าการกระจายตัวสิ่งนี้อาจนำไปสู่ความเป็นไปได้ที่จะไม่มีพื้นที่ว่างเพียงพอสำหรับโปรแกรมขนาดใหญ่เมื่อพื้นที่ทั้งหมดที่มีอยู่นั้นเพียงพอแล้ว

การจัดการหน่วยความจำแอปพลิเคชันสร้างกระบวนการจัดสรรหน่วยความจำที่จำเป็นในการเรียกใช้โปรแกรมจากทรัพยากรหน่วยความจำที่มีอยู่ในระบบปฏิบัติการขนาดใหญ่สามารถใช้งานแอปพลิเคชันเดียวกันจำนวนมากได้หน่วยการจัดการหน่วยความจำมักจะกำหนดแอปพลิเคชันที่อยู่หน่วยความจำที่เหมาะกับความต้องการมากที่สุดง่ายกว่าที่จะกำหนดที่อยู่เดียวกันโปรแกรมเหล่านี้นอกจากนี้หน่วยการจัดการหน่วยความจำสามารถแจกจ่ายทรัพยากรหน่วยความจำไปยังโปรแกรมตามความจำเป็นเมื่อการดำเนินการเสร็จสมบูรณ์หน่วยความจำจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่เพื่อใช้ที่อื่น

หนึ่งในความท้าทายหลักสำหรับหน่วยการจัดการหน่วยความจำคือการรับรู้เมื่อไม่จำเป็นต้องใช้ข้อมูลอีกต่อไปและสามารถยกเลิกได้สิ่งนี้ทำให้หน่วยความจำใช้กับกระบวนการอื่น ๆการจัดการหน่วยความจำอัตโนมัติและด้วยตนเองได้กลายเป็นสาขาการศึกษาแยกต่างหากเนื่องจากปัญหานี้การจัดการหน่วยความจำที่ไม่มีประสิทธิภาพนำเสนอปัญหาสำคัญเมื่อพูดถึงประสิทธิภาพที่ดีที่สุดของระบบคอมพิวเตอร์