Memory Management (สรุปด่วน)

OS ทำหน้าที่จัดการหน่วยความจำหลัก (RAM) เพื่อให้ Process หลายตัวรันพร้อมกันได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ

1. Virtual Memory

เทคนิคที่ทำให้ Process คิดว่าตัวเองมี Memory ต่อเนื่องขนาดใหญ่ (Illusion) โดยที่ในความเป็นจริง Memory นั้นอาจกระจายอยู่บน RAM หรือถูกโยกไปเก็บบน Hard Drive ชั่วคราว (Swap Space)

• ข้อดี: Process ใช้ Memory เกินความจุจริงของ RAM ได้, ป้องกันไม่ให้ Process ก้าวก่าย Memory ของกันและกัน (Security Isolation)

2. Paging & Segmentation

กลไกการแบ่ง Memory เพื่อป้องกันการเกิดช่องโหว่ (Fragmentation)

• Paging: แบ่ง Logical Memory ของ Process เป็นบล็อกขนาดเท่าๆ กันเรียกว่า Pages และแบ่ง RAM เป็น Frames ทำให้ OS สามารถยัด Page ลงใน Frame ไหนก็ได้ที่ว่างอยู่
  • แก้ปัญหา: External Fragmentation
• Segmentation: แบ่ง Memory ตามขนาดจริงของ Logical Unit (เช่น Text, Data, Stack)
  • ปัญหาที่เกิด: External Fragmentation (มีช่องว่างระหว่าง Segment)

3. Page Fault

เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อ CPU พยายามเข้าถึง Data บน Virtual Memory แต่ Data นั้นยังไม่ได้ถูกโหลดลง RAM จริงๆ

• กลไก: OS จะหยุดการทำงาน (Trap) ไปดึง Data จาก Disk (Swap) มาใส่ RAM และอัปเดต Page Table ก่อนที่จะให้ CPU รันต่อ
• Thrashing: ภาวะที่ระบบมี Page Fault มากเกินไป จน OS เสียเวลาไปกับการสลับ Page เข้าออก Disk มากกว่าการให้ CPU ประมวลผลจริง ทำให้ระบบค้างหรือช้ามาก