Speicherhierarchie
Speicherhierarchie
Auf einen Blick
Moderne Rechner haben eine Hierarchie von Speichern: oben schnell, klein, teuer (Register, Cache), unten langsam, groß, billig (RAM, Platte). Das OS hält die gerade benötigten Daten möglichst weit oben.
Interaktiv
Die Ebenen
| Ebene | Größe | Zugriffszeit |
|---|---|---|
| Register | ~100 B | ~0,5 ns |
| Cache | 100 kB – 4 MB | ~0,5 – 5 ns |
| Hauptspeicher (RAM) | 100 MB – 64 GB | ~10 – 100 ns |
| Sekundär (SSD/HDD) | 20 GB – TB | ~0,1 – 10 ms |
Zwischen RAM und Platte liegen rund fünf Größenordnungen — genau deshalb ist jeder Page Fault so teuer.
Historische Entwicklung (Kurzfassung)
- Nur physikalischer Speicher, ein Prozess, speicherresident.
- Mehrere Prozesse gleichzeitig → Relokierbarkeit (relative Adressen) nötig, Schutz schwierig.
- Zu viele Prozesse → Aus-/Einlagern auf Platte:
- Swapping = ganze Prozesse umlagern
- Paging = nur Teile (Pages) umlagern → führt zu Virtual Memory
Probleme der frühen Ansätze: Adressanforderungen größer als der physikalische RAM waren unmöglich, und der Schutz der Adressen war schwer. Genau das löst Virtual Memory.
Verwandte Notes
Virtual Memory · Page Faults · Page Table & MMU · Hardware-Modell & CPU
