Minnesstyrning

Minnesstyrning, eller minneshantering, är den del av ett operativsystem som ansvarar för att tilldela, övervaka och frigöra primärminne åt körande program. Syftet är att utnyttja minnet effektivt, upprätthålla isolering mellan processer och ge god prestanda genom att utnyttja minneshierarkin. Vanligtvis innefattar minnesstyrning två nivåer: fysiskt minne (RAM) och virtuellt minne som varje process arbetar med i en logisk adressrymd.

Grundläggande begrepp är virtuellt minne, sidindelning och/eller segmentering samt adressöversättning med hjälp av en minneshanteringsenhet (MMU). Varje process har en virtuell adressrymd som översätts till fysiska adresser via en sida- eller segmenttabell, ofta med en cache benämnd TLB (translation lookaside buffer) som accelererar översättningen.

Allokering och skydd: OS bestämmer hur mycket minne varje process får och hur det får användas. Metoder inkluderar statisk eller dynamisk tilldelning samt hantering av sidor eller segment i virtuellt minne. Skydd uppnås med rättighetsflaggor i sidposter och separation mellan användarläge och kärnläge.

Virtuellt minne gör det möjligt att köra program som kräver mer minne än vad som finns fysiskt genom att sidor flyttas mellan RAM och sekundärminne vid behov (demand paging och swap). Systemet använder även pre-paging och olika sidbytesalgoritmer för att hantera sidor i minnet.

Prestanda och utmaningar: sidbytesalgoritmer som LRU, CLOCK och FIFO används för att välja vilka sidor som ska bytas. Fragmentering och thrashing kan uppkomma i stressade system och påverka prestanda. Moderna system kombinerar virtual memory med caches och främre minneshierarkins mekanismer för att optimera prestanda.