Správa paměti je proces při němž dochází k přidělování částí paměti jednotlivým procesům a následné uvolňování nevyužité paměti. Tyto úlohy obvykle vykonává operační systém, v některých případech (optimalizace rychlosti) může správu paměti vykonávat aplikace sama (požádá o přidělení určitého bloku paměti operační systém a přidělování menších částí v rámci tohotot bloku si řídí sama).
Všechny moderní operační systémy v současnosti podporují správu virtuální paměti. Jedná se obraz zřídka využívaných čáastí operační paměti na pomalejším zařízení (pevný disk nebo flash disk). V tomto případě je paměť rozdělena na tzv. stránky (obvykle o velikocti 4kb).
V poslední době se v progrmovacích jazycích stále více prosazuje model správy paměti zvaný garbage collection. V tomto případě se programátor sám nestará o navracení nepoužívané paměti operačnímu systému, nybrž existuje proces, který sám od sebe čas od času projede prostředky přidělené jednotlivým procesům a nevyužité prostředky uvolní.
U pamětí platí v podstatě nepřímá úměra mezi rychlostí a kapacitou. V následujícím seznamu jsou uvedeny typy pamětí od nejrychlejčích (co se přístupu i přenosové rychlosti týče) po nejpomalejší. Pozice v seznamu tedy rovněž určuje obvykle dostupnou kapacitu. Se zvyšující se rychlostí jde ruku v ruce zvyšování ceny za byte.
Akumulátor: obvykle jeden registr o velikosti rovné délce slova procesoru (8, 16, 32, 64 bitů). Jeho použití může být u některých procesorů rychlejší než použití ostatních registrů například díky kratšímu kódu instrukcí používajících akumulá- tor, případně některé instrukce pracují pouze s akumulátorem.
Registry: několik až několik desítek registrů o velikosti rovné délce slova procesoru.
Cache procesoru: na některých procesorech není vůbec; u Intel 8086 pouhých několik bytů instrukční fronty. Na novějších procesorech mívá rozsah stovky KB nebo několik MB. Na mikroprocesorech Intel se dělí na cache úrovně 1 (je součástí mikroprocesoru) a úrovně 2 (mimo procesor). Tzv. write-through cache – data se zapisují ihned, write-back cache data se zapisují do vnitřní paměti později.
Vnitřní paměť: ve Von Neumannově architektuře slouží pro ukládání dat i programu. U nejstarších počítačů a současných jednočipových mikrořadičů má velikost několik KB, u současných počítačů desítky až stovky MB (i gigabyty).
Diskové cache: část vnitřní paměti používaná pro data čtená v předstihu z disku (read-ahead cache) a pro opožděný zápis na disk – urychluje diskové operace. Sekundární paměti (vnější paměti – disky): zařízení s přímým přístupem umožňující četní i zápis. Je na nich obvykle systém souborů, který umožňuje používat disky jako hierarchickou strukturu adresářů (složek, atd.) obsahujících pojmenované soubory.
Terciální paměti (zálohovací zařízení – magnetické pásky, optické disky CD, DVD): některé operační systémy automaticky přesunují soubory, které nebyly dlouhou dobu používány, z disků na zálohovací média, a v případě, že se mají použít je transparentně kopírují zpět na disky.
jeden proces je v paměti (každý proces musí obsahovat drivery pro každý I/O), řešením je vyčlenit kus paměti pro jádro OS a uživatelský program.
Virtuální paměť nebo také adresování virtuální paměti je zvláštní způsob správy operační paměti počítače. Umožňuje operačnímu systému využívat vnitřní paměť, která je významně větší, než je skutečná fyzická velikost paměti. Děje se to tím, že se v danou chvíli nepotřebná paměť odkládá na pevný disk (odkládací prostor) a v případě potřeby se opět zavádí do vnitřní paměti.
Princip virtuální paměti byl rozpracován na přelomu 50. a 60. let 20. století. Koncem 60. let se začal stávat standardem OS sálových počítačů. Dnes je virtuální paměť běžnou součástí všech moderních operačních systémů. Zvýšené nároky na systémové a hardwarové zdroje (zvláště na diskový subsystém) jsou zanedbatelné v porovnání s výhodami, které použití virtuální paměti přináší. Je to především menší potřeba fyzické paměti, která je i přes neustále klesající ceny řádově dražší než odkládací diskový prostor (nejen cenou za uložený bit, ale i spotřebou elektřiny, flexibilitou a zabraným prostorem). Systém virtuální paměti umožňuje efektivně využít menší operační paměť za cenu jen nepatrné ztráty výkonu.
Termín fyzická paměť je používán v souvislosti s virtuální paměťi. Fyzická paměť totiž nahrazuje původní obecný termín paměť. Fyzická paměť je označení pro část virtuální paměti která je skutečně realizována paměťovými čipy a přímo "fyzicky" připojená k procesoru. Do této části paměťi se mapují jednotlivé stránky virtuální paměti. Fyzická paměť je určitou podoblastí virtuální paměti a její velikost je tery vždy menší než velikost virtuální paměti. Velikost virtuální paměti je dána součtem velikosti fyzické paměti a velikostí odkládacího souboru.
S tímto termínem i úzce souvisí termín fyzická adresa. Fyzická adresa je číslo označující skutečné pořadové číslo paměťové buňky s níž se má pracovat. Z hlediska programu se virtuální paměť vždy tváří jako fyzicky adresovaná, ve skutečnosti je však tato adresa na fyzickou teprve překládána. To umožnuje dostáhnou např. stavu, že každému z běžících procesů se zdá, že má k dispozici celou fyzickou paměť. Ve skutečnosti jsou každému procesu zpřístupňovány stránky, které jsou fyzicky uloženy v odkládacím souboru.
Souborový systém (anglicky filesystem) je označení pro způsob organizace informací (počítačových souborů) ukládaných na paměťová média (disky, pásky, CD, DVD, ...) počítače. Souborový systém rozděluje oblast disku na jednotlivé adresáře a soubory, hlídá volné místo atd.
Software, který realizuje souborový systém, bývá obvykle součástí operačního systému.
Příklady souborových systémů:
Rozdělení zařízení
Účelem správy je zabezpečit přístup k zařízení (pro OS) standardním způsobem. Zpravidla se požaduje transparentnost přístupu k zařízením (tj. stejný přístup jako k souborům, až při běhu programu lze určit, kam výstup půjde). Dalším úkolem je zajistit přidělování a sdílení zařízení, ochrana zařízení (přístupová práva různá pro různé uživatele).
Přidávání nových druhů zařízení:
Ovladače zařízení mají tři části:
Velice specifickým zařízením je řadič přerušení. V současnoti většina zařízení komunikuje s procesorem pomocí přerušení. To znamená, že pokud potřebuje zařízení (např. myš hodlá procesor upozornit na stisknutí tlačítka) předat procesoru nějaké informace, učiní to nikoliv přímo (posláním dat na sběrnici), ale prostřednictvím řadiče přerušení. řadič přerušení podle priory následně vyvolá přerušení (přeruší se běh aktuálně zpracovávaného procesu) a zpracuje informace přijaté od zařízení.
V případě předávání rozsáhlých bloků dat (např. při čtení z pevného disku) se zase využívá pricncipu přímého přístupu do paměti DMA - direct memory access. V tomto případě zařízení - např. zmíněný řadič pevného disku přímo zapisuje inromace do paměti přímo bez účasti procesoru. Ten zatím může zpracovávat např. informace které má uložene v cache.
V systému Windows lze celmi přehledně zobrazit senzm připojených zařízení i sběrnice prostřednictvím kterých jsou zařízení připojena. Windows obsahují komponentu Správa zařízení, která je dostupná z konzole pro správu.
|
| Strom připojených zařízení v systému Windows |
Zobrazit tento strom můžete v systému Windows XP nasledujícím způsobem:
V systémech založených na UNIXu jsou zařízení mapována jako virtuální soubory do adresáře /dev. Programy mohou zapisováním a čtením informací s přísušnými zařízeními komunikovat.
Pro porovnávání výkonu jednotlivých počítaču je třeba mít standardy jednoznačně definující výkon. Testování pročítaču pomocí programů (benchmarků) poskytujících srovnavatelné informace o výkonu počítače se nazývá benchmarkning.
Nejčazsteji bývají u počítačů sledovány následující parametry
Příklady multiplafromních benchmarků
Nejpoužívanější benchamrky pro MS Windows
Před uvedením počítačů od provoze je nutné otestovat funkčnost všech jeho součástí i spolehlivost spolipráce jednotlivých komponent mezi sebou. Tento proces je nazýván zahořování - anglicky burn-in. Čím vyšší nárotky jsou na spolehlivost systému kladeny (bankovní systémy), tím náročnějším a delším zahořování procházejí. Nezřídka probíhá zahořování i v podmínkách překračujících zaručené provozní podmínky - za zvýšené teploty, vlhkosti, vibrací a pod.
Pro zahořování systému existují specializované programy, pro platformu Windows jmenujme např. SiSoftware Sandra Burn-In wizard nabo TestCPU stability.