Назначенное виртуальное пространство представляет собой набор виртуальных адресов, действительно нужных процессу для работы.

Сегодня для машин универсального назначения типична ситуация, когда объем виртуального адресного пространства превышает доступный объем оперативной памяти. В таком случае операционная система для хранения данных виртуально­го адресного пространства процесса, не помещающихся в оперативную память, ис­пользует внешнюю память, которая в современных компьютерах представлена жесткими дисками. Именно на этом принципе основана виртуаль­ная память — наиболее совершенный механизм, используемый в операционных системах для управления памятью.

Необходимо подчеркнуть, что виртуальное адресное пространство и виртуаль­ная память — это различные механизмы, и они не обязательно реализуются в операционной системе одновременно. Можно представить себе ОC, в которой поддерживаются виртуальные адресные пространства для процессов, но отсутст­вует механизм виртуальной памяти. Это возможно только в том случае, если размер виртуального адресного пространства каждого процесса меньше объема физической памяти.

Содержимое назначенного процессу виртуального адресного пространства, то есть коды команд, исходные и промежуточные данные, а также результаты вычисле­ний, представляет собой образ процесса.

Во время работы процесса постоянно выполняются переходы от прикладных ко­дов к кодам ОС, которые либо явно вызываются из прикладных процессов как системные функции, либо вызываются как реакция на внешние события или на исключительные ситуации, возникающие при некорректном поведении при­кладных кодов. Для того чтобы упростить передачу управления от прикладного кода коду ОС, а также для легкого доступа модулей ОС к прикладным данным (например, для вывода их на внешнее устройство), в большинстве ОС ее сегмен­ты разделяют виртуальное адресное пространство с прикладными сегментами активного процесса. То есть сегменты ОС и сегменты активного процесса обра­зуют единое виртуальное адресное пространство.

Обычно виртуальное адресное пространство процесса делится на две непрерыв­ные части: системную и пользовательскую. В некоторых ОС (например, Win­dows NT, OS/2) эти части имеют одинаковый размер — по 2 Гбайт, хотя в прин­ципе деление может быть и другим, например 1 Гбайт — для ОС, и 2 Гбайт — для прикладных программ. Часть виртуального адресного пространства каждо­го процесса, отводимая под сегменты ОС, является идентичной для всех процес­сов. Поэтому при смене активного процесса заменяется только вторая часть вир­туального адресного пространства, содержащая его индивидуальные сегменты, как правило, — коды и данные прикладной программы.

Описанное выше назначение двух частей виртуального адресного пространст­ва — для сегментов ОС и для сегментов прикладной программы — является ти­пичным, но не абсолютным. Имеются и исключения из общего правила. В неко­торых ОС существуют системные процессы, порожденные для решения внутрен­них задач ОС. В этих процессах отсутствуют сегменты прикладной программы, по они могут расположить некоторые свои сегменты (сегменты ОС) в общей части виртуального адресного пространства, а некоторые — в индивидуальной части, обычно предназначенной для программных сегментов. И наоборот, в общей, системной части виртуального адресного пространства размещаются сегменты прикладного кода, предназначенные для совместного использования несколькими прикладными процессами.

Алгоритмы распределения памяти

Разные ОС по-разному отвечают на эти и другие базовые вопросы управления памятью. Простейший способ управления оперативной памятью состоит в том, что память разбивается на несколько областей фиксированной величины, называемых разделами.