Sanal Bellek Nedir? Nasıl Çalışır?

Bilgisayar sistemlerinde aynı anda birçok uygulamayı çalıştırmak isteriz. Fakat bellek sınırlı bir kaynak olduğundan aynı anda birden fazla program çalıştırılmak istendiğinde bilgisayarınızın performansını düşürebilir hatta durma noktasına bile getirebilir. İşte tam bu esnada sanal bellek devreye giriyor. Peki sanal bellek nedir ? Yakından inceleyelim.

A- A+

03.09.2019 tarihli yazı 27375 kez okunmuştur.

Sanal bellek, çalışan bir programa fiziksel belleğin boyutundan bağımsız ve sürekli bir bellek alanı sağlanıyormuş izlenimini veren bilgisayar tekniğidir. Sanal bellek, RAM (rasgele erişim belleği) veya disk depolama gibi elemanlara ek olarak bilgisayara destek sağlar ve ana belleği simüle eden işletim sisteminin (OS) çekirdeği için geliştirilmiş bir bellek yönetim özelliğidir. Bu özellik sayesinde hem uygulamaları hem de verileri tutan adresleri oluşturmak için RAM’deki asıl bellek ve sabit disk sürücülerindeki etkin olmayan bellek kullanılarak sanal adres alanı artırılmaktadır.

►İlginizi Çekebilir: DRAM Nedir? DRAM Özellikleri

Günümüzde çoğu bilgisayarda CPU’nun (merkezi işlem birimi) kullanılması için 32 veya 64 megabayt RAM’e ihtiyaç vardır. Ne yazık ki, çoğu kullanıcının bir kerede çalıştırmayı umduğu tüm programları çalıştırmak için mevcut RAM yeterli değildir. Örneğin kişisel bilgisayarımızda bulunan bir işletim sistemini, bir e-posta programını, bir WEB tarayıcısını ve kelime işlemcisini aynı anda RAM’e yüklemeye çalıştığımızda, 32 megabayt yeterli olacaktır. Fakat daha fazla program çalıştırmak istendiğimizde RAM yetersiz kalacaktır. Bu durumda kullanılabilir RAM’i bir kez doldurduktan sonra bilgisayarınız, “Üzgünüz daha fazla uygulama yükleyemezsiniz. Lütfen yenisini yükleyebilmek için başka bir uygulamayı kapatın.” şeklinde bir bildirim alacaksınız.

►İlginizi Çekebilir: Evrensel Bilgisayar Belleği İcat Edildi

Sanal bellek sayesinde bilgisayarın yapabileceği, yakın zamanda kullanılmamış alanlara ve RAM’e bakmak bunları sabit diske kopyalamaktır. Sonuç olarak yeni uygulamayı yüklemek için RAM’deki alanı boşaltılmaktadır. Bu kopyalama otomatik olarak gerçekleştiğinden, bunun gerçekleştiğini bile bilmiyorsunuzdur ve yalnızca 32 megabayt yüklü olsa bile bilgisayarınızın sınırsız RAM alanına sahip olduğunu hissettirmektedir.

Sanal Belleğe Neden İhtiyaç Duyuldu ?

Sanal bellek, fiziksel belleğin pahalı olduğu zamanda ortaya çıkmıştır. Bilgisayarların sınırlı sayıda RAM’i vardır , Bu sebeple aynı anda birden fazla uygulama çalıştırılmak istendiğinde bellek tükenebilmekteydi. Sanal bellek sayesinde aynı anda daha büyük programların yüklenebilmesi ve yürütülmesi sağlanarak hafıza yönetimi kontrol altına alınabildi. Sanal bellek kullanılarak her programın sonsuz hafızası varmış gibi çalışmasına olanak tanınırken daha fazla RAM almanın gereksiz maaliyet oluşturduğu düşünüldü.

Hafıza Hiyerarşisinde Sanal Belleğin Yeri

Hafıza hiyerarşisi çeşitli veri depolama birimlerinin veri iletim hızı/işlem gücüne göre hiyerarşik olarak sıralanmasına verilen addır. İşlemcilerin hızı ve işlem gücü arttıkça bilgisayar mimarisini oluşturan veri saklama birimlerinin işlemciyle arasındaki senkron farkı gitgide artmaktadır. Bellek sınırlı bir kaynak olduğundan, daha fazla uygulama kullandıkça performans düşebilir ve hatta tamamen durma noktasına gelebilir. Sanal belleğin ise etki ettiği yer burasıdır.

►İlginizi Çekebilir: Yüksek Sıcaklıklara Dayanabilen Bellek Geliştirildi

Sanal Bellek Nasıl Çalışır ?

Sanal bellek mevcut sistemde kullanılan RAM’i taklit ederek sabit sürücünün bir bölümünü kullanmaktadır. Sanal belleği fiziksel belleğe kopyalarken, işletim sistemi belleği dosyaları sabit sayıda adresle değiştirmektedir. Sanal bellek, sabit disk sürücüsünü (HDD) geçici depolama alanı gibi kullanarak yazılımın ek bellek olarak kullanılmasına izin verir. Her dosya diskte depolanabilmektedir.

Çoğu merkezi işlem birimi (CPU), sanal belleği destekleyen bellek yönetimi birimlerini (MMU) sağlar. MMU, bellekte ve HDD’de bulunan “gerçek” ve “sanal” adresleri dönüştürmek için kullanılan “sayfa tablolarını” destekler. Sanal bellek kullanılan bir işletim sisteminde dosyaya ihtiyaç duyulduğunda, işletim sistemi dosyayı diskten ana belleğe kopyalar ve sanal adresleri gerçek adreslere çevirir. Sanal adresleri fiziksel adreslere çevirmek MMU’nun görevidir.

Sanal adreslerin fiziksel adreslere çevrilmesi

►İlginizi Çekebilir: FRAM Nedir? FRAM Özellikleri

Genel olarak sanal bellek tekniğinde, bilgisayarımız RAM üzerinde yeni kullanılmamış, yani aktif olmayan alanlara bakar ve o kısımları hard diske kopyalar. Böylece yeni programımız için ya da programımızın o anda çalışması gereken kısımları için RAM üzerinde yer açılmış olur. Bu, sanal belleğin temel çalışma prensibidir ve sanki sonsuz bir RAM’e sahipmişiz gibi hissedilir.

Sanal belleğin çalışma prensibi

►İlginizi Çekebilir: Raspberry PI Kurulumu Nasıl Yapılır?

Tüm bunların yanı sıra sanal belleğin bilgisayarın işletim sistemi ile işlemcinin bellek yönetim birimi (MMU) arasındaki etkileşimler aracılığıyla yönetildiği ve kontrol edildiği de belirtilmelidir.