Memory Management Unit (MMU)
Die Abkürzung “MMU” steht für “Memory Management Unit” (auf Deutsch: Speicherverwaltungseinheit). Die MMU ist eine wichtige Hardwarekomponente in einem Computersystem, die für die Verwaltung des physikalischen Arbeitsspeichers und die Umsetzung von virtuellen Speicheradressen in physische Speicheradressen verantwortlich ist. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, die Speicherverwaltung effizient und sicher zu gestalten.
Einige Schlüsselfunktionen und -konzepte im Zusammenhang mit der MMU:
-
Virtueller Speicher:
Die MMU ermöglicht die Verwendung von virtuellem Speicher. Dabei wird ein Teil der Festplatte als Erweiterung des Arbeitsspeichers genutzt. Dies erlaubt es, mehr Speicherplatz für Programme zu verwenden, als physisch vorhanden ist. -
Seiten und Seitentabellen:
Der virtuelle Speicher wird in Seiten aufgeteilt, die in der Regel eine feste Größe haben (z. B. 4 KB pro Seite). Die MMU verwaltet eine Tabelle, die virtuelle Adressen auf physische Adressen abbildet. Diese Tabelle wird als Seitentabelle bezeichnet. -
Adressumsetzung:
Wenn ein Programm auf den virtuellen Speicher zugreift, verwendet es virtuelle Adressen. Die MMU übersetzt diese virtuellen Adressen in physische Adressen, um den tatsächlichen Speicherort im RAM oder auf der Festplatte zu ermitteln. -
Seitenfehler:
Wenn ein Programm auf eine virtuelle Adresse zugreift, die sich nicht im physischen Speicher befindet, wird ein sogenannter Seitenfehler (Page Fault) ausgelöst. Die MMU ist für die Behandlung dieses Fehlers verantwortlich, indem sie die benötigte Seite von der Festplatte in den physischen Speicher lädt. -
Schutz und Isolation:
Die MMU ermöglicht die Durchsetzung von Speicherschutz und -isolation. Das bedeutet, dass ein Prozess nicht auf den Speicher eines anderen Prozesses zugreifen kann. Dies ist entscheidend für die Sicherheit und Stabilität eines Betriebssystems. -
Prozesswechsel:
Beim Wechsel zwischen verschiedenen Prozessen (z. B. von einer Anwendung zur anderen) passt die MMU die Abbildung der virtuellen auf die physischen Adressen an, um sicherzustellen, dass jeder Prozess in einem isolierten Speicherbereich arbeitet.
Die MMU ist ein Schlüsselelement für die effiziente Nutzung des Speichers in modernen Computersystemen. Sie spielt eine wichtige Rolle bei der Verwaltung des virtuellen Speichers, der Sicherheit und Isolation von Prozessen sowie der Unterstützung von Multitasking und Multiprozessor-Systemen. Zusammen mit dem Betriebssystem sorgt die MMU dafür, dass die Speicherressourcen eines Computersystems effektiv genutzt werden.
Dieser Beitrag wurde bisher 339 mal gelesen.