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Speicherverwaltung des Betriebssystems – RAM, Paging, virtueller Speicher und BS-Funktionen

InformatikComputer und HardwareAlter 16–17

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Öffnen und schließen Sie Programme und beobachten Sie, wie sich der Arbeitsspeicher Seite für Seite füllt. Ist der RAM voll, lagert das Betriebssystem selten genutzte Seiten in den virtuellen Speicher auf dem Datenträger aus; Seitentabelle und Seitenfehlerzähler zeigen, wie der Rechner langsamer wird, und zu viel Auslagern führt zum Thrashing. Ändern Sie die RAM-Größe, schalten Sie den virtuellen Speicher ab oder starten Sie den Rechner neu, um zu sehen, dass das ROM das Startprogramm BIOS/UEFI enthält. Der Tab BS-Funktionen verbindet jede Funktion mit dem, was sie verwaltet: Prozesszustände und Scheduler, Gerätetreiber, Benutzerkonten und Rechte, Dateien, Benutzeroberfläche, Defragmentierung und Datensicherung.

Lektion: Betriebssysteme: Speicherverwaltung (RAM, ROM, Paging, virtueller Speicher, Seitenfehler, Thrashing), Prozesse, Gerätetreiber, Benutzer, Dateien, Benutzeroberfläche und Dienstprogramme

Was sie zeigt

Das Betriebssystem teilt den Arbeitsspeicher (RAM) zwischen laufenden Programmen auf. Der Speicher ist in gleich große Seiten geteilt, die in Seitenrahmen des RAM passen. Ist der RAM voll, lagert das Betriebssystem die am längsten nicht genutzten Seiten in den virtuellen Speicher aus, eine Auslagerungsdatei auf dem Massenspeicher. Braucht ein Programm eine solche Seite, entsteht ein Seitenfehler, und es muss warten, bis die Seite vom Datenträger zurückgelesen ist, was viel langsamer ist als RAM. Werden mehr Seiten gebraucht, als der RAM fasst, ist der Rechner fast nur noch mit Auslagern beschäftigt: Thrashing. Das ROM ist nichtflüchtig und enthält die Firmware (BIOS/UEFI), die den Rechner startet.

So funktioniert es

Klicken Sie im Tab Speicher auf Programme, um sie zu öffnen oder nach vorn zu holen, und auf ×, um sie zu schließen. Ziehen Sie den RAM-Regler, deaktivieren Sie Virtueller Speicher und lesen Sie Seitentabelle, Messwerte und das Diagramm. Mit Rechner neu starten gehen Sie den Bootvorgang durch. Klicken Sie im Tab BS-Funktionen auf eine Funktion und nutzen Sie ihre Schaltflächen: Start, Anfrage senden, Testen, Defragmentieren oder Jetzt sichern.

Einstellbare Parameter

  • Start-Tab Speicher, BS-Funktionen
  • RAM-Größe 2–8 GB
  • Virtueller Speicher an
  • Beim Start geöffnete Programme 0–4
  • Start-Funktion im BS-Tab Prozessverwaltung, Speicherverwaltung, Geräte und Treiber, Benutzer und Zugriffsrechte, Dateiverwaltung, Benutzeroberfläche, Dienstprogramm: Defragmentierung, Dienstprogramm: Datensicherung
  • Laufwerkstyp (Defragmentierung) Festplatte (HDD), SSD

Fragen zum Erkunden

  1. Warum steigt bei 4 GB RAM und vier offenen Programmen die Seitenfehlerrate stark, wenn Sie das Spiel öffnen?
  2. Warum liegt das Startprogramm im ROM und nicht im RAM?
  3. Warum beschleunigt Defragmentieren eine Festplatte, wird aber bei einer SSD nicht gemacht?

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