SpeichermanagementSchicht

Die SpeichermanagementSchicht ist eine zentrale Komponente moderner Betriebssysteme und Laufzeitumgebungen, die den Arbeitsspeicher verwaltet. Sie bietet eine abstrakte Sicht auf den Speicher, übernimmt Zuweisung und Freigabe, sorgt für Prozessisolierung und implementiert Schutzmaßnahmen gegen unerlaubten Zugriff.

Typische Aufgaben sind Allokation und Freigabe von Speicher, die Abbildung virtueller Adressen auf physische Adressen (virtueller Speicher) sowie Schutzrechte (Lese-/Schreib-/Ausführungszugriffe). Sie arbeitet eng mit der Hardware zusammen (MMU, Seiten- und Segmenttabellen) und nutzt Techniken wie Paging oder Segmentierung.

Weitere Aufgaben umfassen Speicheraustausch und Auslagerung, Speicherkompaktierung bei Bedarf, sowie Koordination mit Garbage Collection in managed Umgebungen. Die Schicht regelt auch Synchronisation beim Zugriff mehrerer Prozesse und sorgt für sichere Speichertrennung.

In Betriebssystemen wie Linux oder Windows ist die SpeichermanagementSchicht Kernbestandteil des Kernel-Space. In JVM oder CLR übernimmt sie Teile des Speichermanagements, wobei Garbage Collection eine zentrale Rolle spielt. Embedded-Systeme verwenden oft statische oder halbstatische Zuweisung und angepasste Strategien für begrenzte Ressourcen.

Ziele sind eine sichere, effiziente und skalierbare Speichernutzung, geringe Latenz bei Allokationen und geringe Fragmentierung. Typische Herausforderungen sind TLB-Misses, Thrashing, Fragmentierung sowie die Abstimmung von Hardware- und Softwarekomponenten.