ما هي وحدة إدارة الذاكرة؟

تسمى أجهزة الكمبيوتر المسؤولة عن إدارة نظام ذاكرة الكمبيوتر بوحدة إدارة الذاكرة (MMU). يعمل هذا المكون كمخزن مؤقت بين وحدة المعالجة المركزية وذاكرة النظام. يمكن عادةً تقسيم الوظائف التي تؤديها وحدة إدارة الذاكرة إلى ثلاثة مجالات: إدارة ذاكرة الأجهزة ، وإدارة ذاكرة نظام التشغيل ، وإدارة ذاكرة التطبيقات. على الرغم من أن وحدة إدارة الذاكرة يمكن أن تكون مكون شريحة منفصل ، إلا أنها عادة ما تكون مدمجة في وحدة المعالجة المركزية (CPU).

بشكل عام ، تشتمل الأجهزة المرتبطة بإدارة الذاكرة على ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) وذاكرة التخزين المؤقت. ذاكرة الوصول العشوائي هي حجرة التخزين الفعلية الموجودة على القرص الصلب. إنها منطقة التخزين الرئيسية للكمبيوتر حيث تتم قراءة البيانات وكتابتها. تستخدم ذاكرات التخزين المؤقت لحفظ نسخ من بيانات معينة من الذاكرة الرئيسية. تصل وحدة المعالجة المركزية إلى هذه المعلومات المحفوظة في ذاكرة التخزين المؤقت ، مما يساعد على تسريع وقت المعالجة.

عند نفاد مساحة الذاكرة الفعلية أو ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ، يستخدم الكمبيوتر الذاكرة الظاهرية تلقائيًا من القرص الثابت لتشغيل البرنامج المطلوب. تخصص وحدة إدارة الذاكرة الذاكرة من نظام التشغيل لمختلف التطبيقات. تتكون منطقة العنوان الظاهري ، الموجودة داخل وحدة المعالجة المركزية ، من مجموعة من العناوين مقسمة إلى صفحات. الصفحات عبارة عن كتل تخزين ثانوية متساوية في الحجم. تسمح عملية الترحيل الآلي لنظام التشغيل باستخدام مساحة التخزين المنتشرة على القرص الصلب.

بدلاً من تلقي المستخدم لرسالة خطأ تفيد بعدم وجود ذاكرة كافية ، تقوم MMU تلقائيًا بإرشاد النظام لإنشاء ذاكرة افتراضية كافية لتنفيذ التطبيق. يتم إنشاء مساحة الذاكرة الظاهرية المجاورة من مجموعة كتل متساوية الحجم من الذاكرة الظاهرية لتشغيل التطبيق. هذه الميزة هي مفتاح رئيسي لجعل هذه العملية تعمل بكفاءة وفعالية لأن النظام غير مطلوب لإنشاء جزء واحد من الذاكرة الظاهرية للتعامل مع متطلبات البرنامج. يؤدي إنشاء مساحات ذاكرة بأحجام مختلفة لاستيعاب برامج ذات أحجام مختلفة إلى حدوث مشكلة تُعرف باسم التجزئة. قد يؤدي هذا إلى احتمال عدم وجود مساحة خالية كافية للبرامج الأكبر عندما تكون المساحة الإجمالية المتاحة كافية بالفعل.

تستلزم إدارة ذاكرة التطبيق عملية تخصيص الذاكرة المطلوبة لتشغيل برنامج من موارد الذاكرة المتاحة. في أنظمة التشغيل الأكبر حجمًا ، يمكن تشغيل العديد من النسخ من نفس التطبيق. غالبًا ما تخصص وحدة إدارة الذاكرة للتطبيق عنوان الذاكرة الذي يناسب احتياجاتها على أفضل وجه. من الأسهل تخصيص نفس العناوين لهذه البرامج. أيضًا ، يمكن لوحدة إدارة الذاكرة توزيع موارد الذاكرة على البرامج حسب الحاجة. عند اكتمال العملية ، يتم إعادة تدوير الذاكرة لاستخدامها في مكان آخر.
يتمثل أحد التحديات الرئيسية لوحدة إدارة الذاكرة في الشعور عندما لا تكون هناك حاجة للبيانات ويمكن التخلص منها. هذا يحرر الذاكرة لاستخدامها في العمليات الأخرى. أصبحت إدارة الذاكرة التلقائية واليدوية مجالًا منفصلاً للدراسة بسبب هذه المشكلة. تمثل إدارة الذاكرة غير الفعالة مشكلة رئيسية عندما يتعلق الأمر بالأداء الأمثل لأنظمة الكمبيوتر.