Quando un processo accede a un indirizzo virtuale, il sistema operativo controlla se la pagina corrispondente è nella memoria fisica. Se lo è, l'accesso viene concesso. In caso contrario, il sistema operativo scambia una pagina che non è attualmente utilizzata e la sostituisce con la pagina necessaria. Questo processo è chiamato paginazione.
La memoria virtuale ottimizza le prestazioni in diversi modi. Innanzitutto, consente al sistema operativo di eseguire più processi contemporaneamente, anche se non c'è abbastanza memoria fisica per contenere tutti i processi contemporaneamente. Questo perché il sistema operativo può scambiare le pagine che non vengono attualmente utilizzate, facendo spazio alle pagine di altri processi.
In secondo luogo, la memoria virtuale aiuta a prevenire la frammentazione della memoria fisica. La frammentazione si verifica quando la memoria fisica viene divisa in pezzi piccoli e inutilizzabili. Ciò può rendere difficile per il sistema operativo allocare blocchi di memoria contigui ai processi, il che può portare a una riduzione delle prestazioni. La memoria virtuale previene la frammentazione consentendo ai processi di utilizzare blocchi non contigui di memoria fisica.
In terzo luogo, la memoria virtuale aiuta a proteggere la memoria di un processo dall'accesso di un altro processo. Questo perché ogni processo ha il proprio spazio di indirizzi virtuale e il sistema operativo non consente ai processi di accedere alla memoria al di fuori del proprio spazio di indirizzi.
Nel complesso, la memoria virtuale è una potente tecnica di gestione della memoria che aiuta a migliorare le prestazioni, l'affidabilità e la sicurezza dei sistemi operativi.
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