Sivutustekniikat

Sivutustekniikat ovat muistinhallinnan keinoja, joita käyttöjärjestelmä käyttää hallitseakseen virtuaalimuistia. Virtuaalimuisti jaetaan ohjelman muistialueet kiinteän kokoisiin sivuihin, ja näiden sivujen sijainnit kytketään fyysiseen muistiin sivutaulun avulla. Tämän järjestelmän tavoitteena on tukea erillisiä prosesseja, mahdollistaa suurempi osoiteavaruus sekä tarjota muistisuojan.

Keskeisiä käsitteitä ovat sivutaulu, jossa tallennetaan käännös jokaisesta virtuaalisesta sivusta fyysiseen kehykseen (frame), sekä käännösvälimuisti (TLB), joka nopeuttaa osoitteiden käännöksiä. Kun prosessi käyttää muistia, käyttöjärjestelmä ja laitteistoyksikkö (MMU) kääntävät virtuaalisen osoitteen fyysiseksi osoitteeksi. Mikäli vaadittavaa sivua ei ole muistissa, syntyy sivunvirhe, ja käyttöjärjestelmä lataa sivun levystä tai toisesta muistivarastosta.

Sivunkorvausalgoritmit määrittävät, mikä sivu korvataan, kun fyysinen muisti on täynnä. Tunnettuja algoritmeja ovat FIFO, LRU, LFU, optimaalinen (OPT) sekä Clock- eli second-chance -algoritmi. Sivutuksen avulla voidaan minimoida muistinhallinnan kustannuksia ja parantaa suorituskykyä, mutta se aiheuttaa sivunvaihdon kustannuksia sekä mahdollisia viiveitä.

Sivutusta voidaan käyttää yhdessä segmentoinnin kanssa (segmented paging) modernissa muistinhallinnassa. Nykyjärjestelmät 32- tai 64-bittisillä arkkitehtuureilla käyttävät pääosin sivutusta; laitteistot tarjoavat MMU:n ja TLB:n, jotka nopeuttavat osoitteiden käännöksiä ja minimoivat sivunvaihtojen kustannukset.