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Speicherverwaltung

Elektronik, Halbleiterphysik, Komponente des Betriebssystems einer Rechenanlage, deren Aufgabe die Zuweisung und Überwachung aller vom System benutzten Speicher ist. Hierzu werden Tabellen angelegt/verwaltet, in denen die belegten und freien Speicherbereiche notiert werden.

Im allgemeinen muss nicht nur ein Speichertyp verwaltet werden, sondern sog. Speicherhierarchien, was wiederum eine komplexe Speicherverwaltung erfordert.

Da sich die beiden wichtigsten Kenndaten eines Speichers, seine Speicherkapazität und seine Zugriffszeit, nicht gleichzeitig optimieren lassen, wird in einem Rechner eine Hierarchie von an Speicherkapazität zunehmenden und an Geschwindigkeit abnehmenden Speichern verwendet. Der Prozessor greift dabei nur auf den schnellsten Speichertyp, den Primärspeicher, der jeweils die gerade benötigten Daten-Programmteile enthält, zu. Die seltener bzw. im Moment nicht benötigten Daten werden auf den bezüglich der Hierarchie langsameren Speichern abgelegt.

Falls der Prozessor Zugriff auf Daten verlangt, die sich momentan nicht im Primärspeicher befinden, muss die Speicherverwaltung diese Daten in einem Hintergrundspeicher auffinden, in den Primärspeicher kopieren und gegebenenfalls im Gegenzug momentan nicht benötigte Daten in den Hintergrundspeicher verlagern. Diese hierarchische Anordnung führt zu einer Erhöhung der mittleren Zugriffszeit.

Die empirischen Gründe hierfür sind die 80-20-Regel: »80 % aller Speicherzugriffe finden auf 20 % aller Daten statt« und das Lokalitätsprinzip: »Die Wahrscheinlichkeit, nochmals auf einen gerade vorher zugegriffenen Speicherbereich zuzugreifen, ist erfahrungsgemäss relativ hoch«.

 

Speicherverwaltung: Einfaches Beispiel für eine Speicherhierarchie.

Prozessor

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Primärspeicher: Pufferspeicher/Cache: sehr schnell, relativ wenig Speicherkapazität

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Sekundärspeicher: Hauptspeicher/RAM: schnell, deutlich mehr Speicherkapazität

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Tertiärspeicher: z.B. Magnetplatten/Festplatte: mässig schnell, sehr grosse Speicherkapazität

 

 

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Speicherverwaltungseinheit

 

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