「メモリの仮想記憶」をシミュレーターで体感してみよう！

2022-02-23　 主記憶管理

「メモリの仮想記憶」をシミュレーターで体感しよう！

前回記事に続いて、メモリ管理について解説します！今回は仮想記憶（仮想アドレス）についてです！

おさらい：メモリを複数のタスク(アプリ)が使っていると断片化する

コンピューターは↓のようにページという区画で管理します。

この管理の上でタスク(アプリ)が起動停止を繰り返していると、、、↓のような断片化が起こります。詳しくは前回記事のシミュレーターを動かして見てください！

このような断片化がおこるため、このままだと「タスク(アプリ)がメモリが断片化して、連続でないことを意識しないといけない」ことになります！これは大変に面倒なことになります。

このために、用いるのが「仮想記憶」という方式になります！

仮想記憶は「仮想的な連続なメモリ領域」をタスク(アプリ)に提供する

今回、↓のような場合のタスク(アプリ)Aのメモリを考えます。絵を見ればわかる通り、物理的にはまったく連続しておらず断片化しています。

ここで、タスク(アプリ)Aに提供する仮想的なメモリとして↓のような連続の領域を考えます。↓の数字のように左から番地が連続で振られいます。これを「仮想記憶」といい、番地を「仮想アドレス」といいます。

↑のような物理的な環境で、上記の仮想記憶アドレスをタスク(アプリ)Aに提供するためには、、、
↓のような対応関係をOSやハードウェアが変換すればよいのです！区画ごとで管理しているので、「各区画が、実際のメモリでどこから始まるのか」の関連付けを記憶しておけばよいのです！それが↓の赤矢印の対応関係です。

つまり、仮想記憶方式とは↑の赤矢印のような変換を、タスク(アプリ)のメモリアクセス時に行うことなんです！

「メモリの仮想記憶」をシミュレーターで確認してみよう！

それではシミュレーターで実際の仮想記憶と実メモリの対応関係を確認してみましょう！

「メモリの仮想記憶」シミュレーターの要点解説

↓のようにメモリが断片化していた場合、仮想記憶との紐づけが重要になります。

番地20以前は連続ですが、

番地20を超えると、3番目の領域にジャンプします。仮想記憶上では連続ですが、メモリ上ではジャンプするんです！

このような仮想的な連続領域「仮想記憶」をつくることで、タスク(アプリ)Aは楽にメモリを使うことができるんです！

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