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Die Speicherverwaltung ist derjenige Teil eines Betriebssystems, der einen effizienten und komfortablen Zugriff auf den physischen Arbeitsspeicher eines Computers ermöglicht. Je nach Einsatzbereich des Computers werden zur Speicherverwaltung unterschiedliche Techniken verwendet.
In vielen eingebetteten Systemen wird nur ein Prozess, also nur ein Programm zur gleichen Zeit ausgeführt. Dieser Prozess hat dann exklusiven Zugriff auf den physischen Arbeitsspeicher und kann diesen direkt adressieren. Eine Verwaltung des Speichers ist bei diesen Computern sehr einfach und besteht darin, die angeforderte Adresse über den Datenbus zugänglich zu machen.
In Systemen mit wenig Arbeitsspeicher, aber mehreren aktiven Prozessen, kann die Technik der Segmentierung angewendet werden. Dabei wird der Arbeitsspeicher in feste Segmente eingeteilt. Alle Prozesse haben Kenntnis über diese feste Einteilung. Die Speicherverwaltung kann nun ganze Segmente, wie z.B. das Programmsegment, wenn ein Prozess gerade nicht rechnend ist, auf langsameren Speicher (z.B. Festplattenspeicher) auslagern und bei Bedarf wieder einlagern.
Diese Art der Speicherverwaltung war in den Anfängen der Entwicklung von Computern weit verbreitet. Das Betriebssystem MS-DOS nutzte anfangs ausschließlich die Segmentierung. Bei heutigen Prozessoren wird im Allgemeinen die Segmentierung mit der Seitenadressierung kombiniert und wird dann als Paging bezeichnet.
Die beiden beschriebenen Varianten haben die Einschränkung, dass die aktiven Prozesse selbst niemals mehr Speicherplatz belegen dürfen als physisch zur Verfügung steht. Um dieses durch immer komplexere Programme entstandene Problem zu lösen, wurde das Prinzip der virtuellen Speicherverwaltung entwickelt. Dabei verwenden Prozesse nur noch virtuelle Adressen. Die Umsetzung der virtuellen Adresse in eine physische Adresse übernimmt die Memory Management Unit.
Die virtuelle Speicherverwaltung ist heute in beinahe jedem modernen Betriebssystem verwirklicht.
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