geheugenbeheersystemen

Geheugenbeheersystemen zijn de componenten van een besturingssysteem die de toewijzing, vrijgave en bescherming van het hoofdgeheugen (RAM) regelen ten behoeve van meerdere gelijktijdige processen. Zij zorgen voor isolatie tussen processen en streven naar efficiënt gebruik van het beschikbare geheugen. Daarnaast beheren ze virtueel geheugen, waardoor een proces meer gegevens kan adresseren dan het fysieke RAM beschikbaar is en waardoor minder geheugenfragmentatie optreedt.

Kernfuncties zijn onder meer adresruimtebeheer (virtueel versus fysiek), toewijzing en herverdeling van geheugen, geheugenbescherming en toegangcontrole, en swapping of paging naar en van opslag. Door virtueel geheugen kunnen adressen van processen worden gemapped naar fysieke adressen via een geheugenbeheersunit (MMU) en pagina- of segmentatietabellen.

Belangrijke technieken zijn contigu geheugenbeheer versus non-contigu geheugenbeheer (zoals paging, segmentation, of een combinatie daarvan). Paging verdeelt het geheugen in vaste grootte pagina's en frames, met paginatiabelen en vaak een Translation Lookaside Buffer (TLB) voor snelle adresvertaling. Segmentatie gebruikt variabele grootte segmenten. Moderne systemen gebruiken meestal een combinatie van paging en segmentatie, en kennen multilevel pagina-tabellen en cachemechanismen.

Bij toetreding van geheugenactiviteiten ontstaan paginatiefouten. Het systeem beslist welke pagina's in RAM blijven of worden vervangen via pagina-vervangingsalgoritmes als FIFO, LRU, LFU of Clock. Demand paging en swapping zorgen voor uitstelling van laden totdat nodig, terwijl achtergrondswapping het RAM-verbruik regelt.

Geheugenbeheersystemen zijn cruciaal voor virtualisatie, containers en beveiliging, aangezien ze isolatie tussen processen en virtuele machines bieden en real-time prestatie- en geheugenmanagement mogelijk maken.