Cos'è memoria virtuale?

Memoria Virtuale

La memoria virtuale è una tecnica di gestione della memoria che permette a un sistema operativo di utilizzare più memoria di quanto fisicamente disponibile (RAM). Crea una illusione di spazio di indirizzamento più grande per i processi, consentendo l'esecuzione di programmi più grandi o di più programmi contemporaneamente.

Come funziona:

La memoria virtuale si basa sull'utilizzo di due tipi di memoria:

• Memoria fisica (RAM): La memoria reale installata sul computer.
• Memoria secondaria (Disco rigido/SSD): Utilizzata come estensione della RAM.

Il sistema operativo suddivide la memoria virtuale in unità chiamate pagine (tipicamente di 4KB). Queste pagine vengono poi mappate a frame nella memoria fisica. Non tutte le pagine di un processo devono risiedere nella RAM contemporaneamente. Quelle non necessarie vengono memorizzate su disco (in un'area chiamata swap space o file di paging).

Concetti Chiave:

• Indirizzo Virtuale: L'indirizzo logico utilizzato dal programma. https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Indirizzo%20Virtuale
• Indirizzo Fisico: L'indirizzo reale nella memoria fisica. https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Indirizzo%20Fisico
• Tabella delle Pagine (Page Table): Struttura dati che mappa gli indirizzi virtuali agli indirizzi fisici. https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Tabella%20delle%20Pagine
• TLB (Translation Lookaside Buffer): Cache che memorizza le traduzioni recenti da indirizzi virtuali a fisici per velocizzare l'accesso alla memoria. https://it.wikiwhat.page/kavramlar/TLB
• Page Fault: Si verifica quando un processo tenta di accedere a una pagina non presente in memoria fisica. Il sistema operativo deve quindi recuperare la pagina dal disco. https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Page%20Fault
• Swapping/Paging: Il processo di spostamento di pagine tra la RAM e il disco. https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Swapping e https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Paging
• Politiche di Sostituzione delle Pagine: Algoritmi utilizzati per decidere quale pagina rimuovere dalla RAM quando si verifica un page fault (es., LRU, FIFO). https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Politiche%20di%20Sostituzione%20delle%20Pagine
• Frammentazione: La memoria virtuale può soffrire di frammentazione interna ed esterna, sebbene in modo diverso rispetto alla gestione della memoria senza paginazione. https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Frammentazione

Vantaggi:

• Permette l'esecuzione di programmi più grandi della RAM disponibile.
• Permette l'esecuzione simultanea di più programmi.
• Semplifica la gestione della memoria per i programmatori.
• Offre un certo grado di protezione tra i processi, impedendo a un processo di accedere alla memoria di un altro.

Svantaggi:

• Più lenta dell'accesso diretto alla RAM a causa della necessità di accedere al disco (page faults).
• Richiede un overhead per la gestione delle tabelle delle pagine e delle operazioni di swapping.
• Può portare a thrashing se il sistema operativo non riesce a gestire efficientemente la memoria virtuale (eccessivi page faults). https://it.wikiwhat.page/kavramlar/Thrashing