Фізична пам'ять vs віртуальна пам'ять: що потрібно знати

У цій статті ми надамо найосновнішу інформацію про відмінності між віртуальною та фізичною пам’яттю. Якщо вам це цікаво, давайте разом розберемося в цій темі.

Що таке фізична пам'ять

Якщо розглянути історію розвитку фізичної пам'яті, то вона почалася з таких технологій, як трубки Вільямса-Кілберна, лінії затримки та обертові магнітні барабани. До 1950-х років найпоширенішим підходом вважалася магніторезонансна пам’ять, і це тривало аж до 1970-х років. Згодом з’явилася нова технологія — напівпровідникова пам’ять.

Такий прогрес привів до створення добре відомої оперативної пам’яті (RAM), яку також називають первинною або фізичною пам’яттю. Пам’ять з довільним доступом зазвичай розміщується на материнській платі; вона є енергозалежною та має певні обмеження щодо обсягу через розмір мікросхеми RAM. Для її належного функціонування необхідний постійний потік даних, а перебої в електропостачанні можуть спричинити очевидні проблеми зі стиранням інформації.

Доступ до фізичної пам’яті здійснюється лінійно. Крім того, ця пам’ять містить інструкції для виконання програм, і центральний процесор (CPU) може отримувати доступ до цього типу пам’яті безпосередньо.

Зазвичай усі програми зберігаються на жорсткому диску, і центральному процесору потрібно набагато більше часу, щоб отримати доступ до цієї інформації на жорсткому диску. Натомість, коли такі програми зберігаються у фізичній пам’яті, процесор може обробляти такі дані набагато швидше.

Що таке віртуальна пам’ять

Віртуальну пам’ять можна описати як стратегію управління пам’яттю, яку можна розглядати як найбільший обсяг доступної пам’яті. Ми вже розглянули деякі аспекти фізичної пам’яті, і вона є надзвичайно обмеженою за своїм розміром, тоді як віртуальна пам’ять дозволяє нам значно розширити необхідні ресурси.

Віртуальний підхід до пам’яті дає можливість суттєво розширити межі фізичної пам’яті. Одним із різних методів розширення є переміщення невикористаної оперативної пам’яті (RAM) у вторинний носій інформації.

Отже, спробуємо зрозуміти, як насправді функціонує ця віртуальна пам’ять. Отже, віртуальну пам’ять можна представити у вигляді сторінок, які можна пояснити як певні атомарні одиниці, здатні зберігати величезні обсяги інформації.

Наприклад, ви — професійний або аматорський геймер, який встановлює гру на жорсткий диск або будь-який інший вторинний носій. Не всі файли гри завантажуються в оперативну пам’ять, але коли ви починаєте грати, оперативна пам’ять зберігає певні частини гри.

Функціонування віртуальної пам’яті відбувається за допомогою як програмного, так і апаратного забезпечення, що забезпечує відповідність віртуальних адрес фізичним. Для перетворення цих адрес використовується MMU, або блок управління пам’яттю.

В операційній системі користувачі бачать логічні адреси, а не фізичні, і система перетворює ці адреси під час виконання певних завдань.  

Ключові відмінності між фізичною та віртуальною пам’яттю

Тепер, коли ви маєте загальне уявлення про віртуальну та фізичну пам’ять, давайте розглянемо їхні ключові відмінності.

Почнемо з фізичної пам’яті:

• Це, власне, пам’ять з довільним доступом, або RAM.
• Вона функціонує на основі обміну.
• Має прямий доступ до процесора (CPU).
• Її обсяг обмежений розміром оперативної пам’яті (RAM).
• Що стосується швидкості, вона працює швидше.

Відмінності віртуальної пам'яті:

• Це, власне, метод управління пам'яттю.
• Вона працює на основі сторінкування.
• Не може безпосередньо звертатися до процесора.
• Обмеження зумовлені розміром диска.
• Ця пам'ять працює повільніше, ніж фізична.

Підсумок та остаточні висновки

Підсумовуючи, фізична пам'ять менша за віртуальну, але вона набагато швидша, оскільки завжди доступна та легкодоступна.

​

Підсумок та заключні думки

Підсумовуючи, фізична пам’ять менша за віртуальну, але вона набагато швидша, оскільки завжди доступна та легкодоступна. Отже, це лише два типи пам’яті, які відрізняються за принципом роботи, розміром, швидкістю та обмеженнями.