در هر كامپيوتر از مجموعه اي منابع سخت افزاري و نرم افزاري استفاده مي گردد كه هر يك داراي جايگاه مختص به خود مي باشند . سيستم عامل ، مسئوليت مديريت منابع موجود در يك كامپيوتر را برعهده دارد . مجموعه پتانسيل هاي سخت افزاري و نرم افزاري موجود و نحوه مديريت آنان توسط سيستم عامل ، ميزان مفيد بودن و كارآئي يك كامپيوتر را مشخص مي نمايد.
حافظه اصلي ( RAM ) يكي از مهمترين منابع سخت افزاري موجود در كامپيوتر است كه با توجه به نقش محوري آن در اجراي برنامه هاي كامپيوتري ، همواره در معرض پرسش هاي فراواني از جانب كاربران كامپيوتر است. به عنوان نمونه ، شايد اين سوال براي شما نيز مطرح شده باشد كه تاثير افزايش حافظه اصلي بر سرعت كامپيوتر چيست و در صورت افزايش حافظه اصلي ، آيا كارائي سيستم نيز به همان ميزان افزايش خواهد يافت ؟
در اين مطلب به بررسي اين موضوع خواهيم پرداخت كه چرا حافظه اصلي داراي يك نقش مهم و غيرقابل انكار در كارائي سيستم است . ادامه بحث را با در نظر گرفتن دو فرضيه دنبال مي نمائيم . اول اين كه بر روي كامپيوتر از يكي از نسخه هاي سيستم عامل ويندوز 2000 ، XP و يا 2003 سي و دو بيتي استفاده مي گردد و دوم اين كه از يك كاميپوتر مدل جديد با پتانسيل هاي سخت افزاري مناسب ، استفاده مي شود .
هر سيستم عامل از يك مدل خاص براي مديريت منبع ارزشمند حافظه اصلي استفاده مي نمايد . نحوه مديريت حافظه توسط سيستم عامل ، يكي از شاخص هاي مهم ارزيابي موفقيت يك سيستم عامل محسوب مي گردد . ويندوز نيز به عنوان يك سيستم عامل از اين قاعده مستثني نمي باشد.
ويندوز و مديريت حافظه
زماني كه اولين نسخه ويندوز ارائه شده بود ، امكان مديريت حافظه اندكي توسط آن وجود داشت . در آن زمان ، حافظه گران بود و حتي در صورتي كه استفاده كنندگان توان مالي تهيه آن را داشتند ، كامپيوترهاي آن دوره قادر به استفاده از آن نبودند . اين وضعيت تا اواسط دهه 90 ميلادي ادامه داشت و بسياري از افرادي كه داراي كامپيوتر بودند ، صرفا" از 8 مگابايت حافظه اصلي استفاده مي كردند كه امكان ارتقاء آن به حداكثر 64 مگابايت وجود داشت .
قيمت بالا و ظرفيت بردهاي اصلي سيستم ( مادر برد ) ، از جمله محدوديت هاي اساسي كامپيوترها در گذشته اي نه چندان دور است كه قطعا" هم اينك اين وضعيت بهبود يافته است و استفاده كنندگان كامپيوتر از اين بايت كمتر دچار مشكل مي گردند.
در اكثر نسخه هاي ويندوز امكان استفاده از حافظه مجازي وجود دارد . با توجه به اين كه قيمت حافظه هارد ديسك نسبت به حافظه اصلي بمراتب كمتر است ، ويندوز از فضاي ذخيره سازي هارد ديسك به منظور جبران كمبود حافظه اصلي سيستم استفاده مي نمايد .
حافظه مجازي ، يك راه حل مناسب به منظور غلبه بر محدوديت حافظه اصلي است كه داراي چالش هاي مختص به خود نيز مي باشد :
كند بودن سرعت هارد ديسك نسبت به حافظه اصلي : هارد ديسك داراي سرعتي بمراتب پائين تر ( كندتر ) نسبت به حافظه اصلي است . دستيابي به حافظه اصلي بر اساس نانوثانيه و سرعت هارد ديسك بر اساس ميلي ثانيه اندازه گيري مي شود . عدم امكان استفاده مستقيم از حافظه مجازي : يكي ديگر از مسائل در ارتباط با حافظه مجازي ، عدم امكان استفاده مستقيم از آن است . مثلا" فرض كنيد كه يك صفحه اطلاعات از حافظه اصلي بر روي هارد ديسك ( حافظه مجازي ) نوشته گردد . در صورتي كه در ادامه به اطلاعات موجود در اين صفحه نياز باشد ، كامپيوتر نمي تواند مستقيما" به آن دستيابي داشته باشد . در چنين مواردي ، مي بايست قبل از اين كه كامپيوتر بتواند از داده استفاده نمايد ، داده درون حافظه اصلي مستقر گردد . به فرآيند فوق paging گفته مي شود .
Paging باعث كند شدن يك سيستم مي گردد چراكه كامپيوتر مجبور است در زماني كه داده از هارد ديسك به درون حافظه اصلي منتقل مي گردد ، عمليات جاري خود را متوقف و منتظر بماند . در واقع ، علت اصلي استفاده از حافظه مجازي نياز كامپيوتر به حافظه و عدم وجود ظرفيت لازم براي تامين خواسته هاي سيستم عامل است . در صورتي كه حافظه سيستم تكميل شده باشد ، كامپيوتر نمي تواند يك نسخه از صفحه داده را از هارد ديسك به درون حافظه اصلي منتقل نمايد . در چنين مواردي فضائي براي استقرار داده در حافظه اصلي وجود نداشته و سيستم عامل مي بايست يك صفحه داده موجود در حافظه اصلي را به حافظه مجازي منتقل نمايد تا فضاي لازم براي داده ئي كه به وجود آن نياز است ، ايجاد گردد . ( داده ئي كه مي بايست از هارد ديسك به درون حافظه اصلي كامپيوتر منتقل شود )
paging ، فرآيندي است كه مي بايست مديريت گردد . كامپيوتر مي بايست از مكاني در حافظه اصلي به منظور ثبت وضعيت استفاده از حافظه استفاده نمايد . بنابراين ، سيستم مي بايست قسمتي از حافظه خود را براي ثبت وضعيت صفحات و اين كه كدام صفحه در حافظه اصلي و كدام صفحه در حافظه مجازي است ، در نظر بگيرد. علاوه بر اين ، سيستم از سيكل هاي متعدد پردازنده ( CPU ) به منظور انتقال داده بين حافظه اصلي و حافظه مجازي استفاده مي نمايد . در صورتي كه نگراني خاصي در رابطه با Paging وجود نداشته باشد ، كامپيوتر به سرعت وظايف خود را انجام خواهد داد .
حافظه بيشتر، كاهش وابستگي ويندوز به حافظه مجازي ، عدم استفاده از زمان پردازنده و منابع ديگري نظير هارد ديسك را به دنبال خواهد داشت .
شايد بهترين گزينه اين باشد كه به اندازه اي حافظه به سيستم اضافه گردد تا درصد استفاده از حافظه مجازي به حداقل مقدار ممكن كاهش يابد . با اين كه گزينه فوق ممكن است به عنوان يك راه حل عملي باشد ، ولي نمي توان زمينه استفاده از حافظه مجازي را از ويندوز سلب نمود . ويندوز بگونه اي طراحي شده است كه بتواند از حافظه مجازي استفاده نمايد و سيستم عامل اين انتظار را دارد كه حافظه مجازي موجود و براي وي در دسترس باشد . هر اندازه كه به سيستم حافظه فيزيكي اضافه گردد ، وابستگي آن به حافظه مجازي كمتر خواهد شد.
شايد از بحث فوق اينگونه برداشت شود كه علت اصلي استفاده از حافظه مجازي ، جبران كمبود حافظه اصلي است . برداشت فوق با اين كه درست است ولي بيانگر تمامي ابعاد موضوع نمي باشد و تنها نيمي از حقيقت را شامل مي شود .
به عنوان يك قانون ، شركت مايكروسافت توصيه مي نمايد كه پيكربندي حافظه مجازي بر اساس ميزان حافظه فيزيكي ( RAM ) نصب شده بر روي ماشين ، انجام شود و حداقل ، حافظه مجازي 5 / 1 برابر حافظه اصلي باشد . اين بدان معني است كه اگر ماشيني داراي 512 مگابايت حافظه اصلي باشد ، ويندوز انتظار دارد كه بتواند به حداقل 768 مگابايت حافظه مجازي دستيابي داشته باشد . فرض كنيد كه به اين نتيجه رسيده ايد كه 512 مگابايت حافظه اصلي نياز شما را تامين نمي نمايد و تصميم مي گيريد حافظه ماشين خود را به يك گيگابايت ارتقاء دهيد.با اين كار شما نياز ويندوز به حافظه مجازي را هم افزايش داده ايد.در چنين شرايطي ويندوز اين انتظار را دارد كه بتواند به حافظه مجازي با ظرفيتي معادل 5 / 1 گيگابايت دستيابي داشته باشد .
عليرغم اين كه ظرفيت Pagefile ماشين ( فايلي كه از آن به عنوان حافظه مجازي استفاده مي شود ) افزايش مي يابد، اين بدان معني نخواهد بود كه ماشين از pagefile به سختي استفاده مي نمايد . عموما" عكس اين موضوع صادق است . نصب حافظه بيشتر ، باعث مي شود كه ويندوز كمتر مجبور به paging گردد . حتي اگر ويندوز همچنان مجبور به استفاده از حافظه مجازي باشد ، حافظه اضافه نصب شده اين اطمينان را ايجاد مي نمايد كه page مرتبط با برنامه در حال اجراء ، در حافظه اصلي موجود است و سيستم عامل به دليل كمبود حافظه مجبور نخواهد بود كه آن را بر روي فضاي ذخيره سازي حافظه جانبي منتقل نمايد . بدين ترتيب برنامه ها با سرعت بيشتري اجراء شده و در زماني مطلوب نياز كاربران را تامين و در نهايت كارآئي سيستم افزايش خواهد يافت .
آيا محدوديتي در ارتباط با حافظه وجود دارد ؟
در ابتداي بحث اشاره گرديد كه اطلاعات موجود در اين مقاله صرفا" براي سيستم هاي 32 بيتي مفيد بوده و در ارتباط با سيستم هاي 64 بيتي نمي باشد . حقيقت اين است كه حتي سيستم هاي 64 بيتي نيز در ارتباط با حافظه مجازي مي باشند ولي نسخه هاي 32 بيتي و 64 بيتي بطور كامل از مدل هاي حافظه مختلفي استفاده مي نمايند . سيستم هاي 32 بيتي صرفا" داراي 32 بيت بوده و مي توانند حداكثر 4 گيگابايت حافظه اصلي را آدرس دهي نمايند . يك سيستم 64 بيتي از لحاظ تئوري قادر به آدرس دهي 16 اگزابايت ( بيش از 16،000،000 گيگابايت حافظه RAM ) مي باشد. توليد يك ماشين كه بتواند از اين ميزان حافظه حمايت نمايد در حال حاضر هزينه بالائي داشته و مقرون به صرفه نمي باشد . اكثر سيستم هاي 64 بيتي موجود ميزان حافظه اصلي را محدود بين 8 گيگابايت و 256 ترابايت نموده اند .
محدوديت فضاي آدرس دهي 4 گيگابايتي براي ماشين هاي 32 بيتي كه برروي آنان ويندوز نصب شده است ، چه پيامدهائي را به دنبال دارد ؟ ويندوز بگونه اي طراحي شده است تا بتواند بطور كامل 4 گيگابايت حافظه را آدرس دهي نمايد . ويندوز فضاي چهار گيگابايتي را به دو بخش مساوي تقسيم مي نمايد . يكي از بخش ها توسط سيستم عامل و از بخش ديگر به منظور User mode ( يا برنامه ها ) استفاده مي گردد .
در صورت نياز مي توان پيكربندي پيش فرض فوق را تغيير داد . بدين منظور از فايل Boot.ini استفاده مي گردد . به عنوان نمونه مي توان در فايل فوق از سوئيچ 3GB / استفاده نمود . بدين ترتيب ويندوز پيكربندي پيش فرض خود را تغيير و از يك فضاي يك گيگابايتي براي خود و از يك فضاي 3 گيگاباتيي براي user mode استفاده مي نمايد . بدين ترتيب ويندوز مي تواند مديريت بهتري را به منظور تامين خواسته برنامه هاي بزرگي نظير Exchange server انجام دهد(هر گز از سوئيچ اشاره شده بر روي Small Business Server و يا يك كنترل كننده domain استفاده نگردد) .
تصاوير زيبا و مرتبط با اين مقاله