MMU - Memory Management Unit

{{#index:MMU|Memory Management Unit}}Die Memory Management Unit, kurz MMU, ist eine Hardware-Komponente, welche üblicherweise direkt auf der CPU beheimatet ist. Sie unterstützt das Betriebssystem bei der Verwaltung des Hauptspeichers, und trägt so zu einer größeren Flexibilität und besseren Ausnutzung des vorhandenen {{#index:physikalischer Speicher|Speicher, physikalischer}}physikalischen Speichers ({{#index:RAM}}RAM) bei.

Wie es bisher ohne MMU ist

Bevor die konkrete Arbeitsweise der MMU erläutert wird, sei kurz an den bisherigen Stand der Hauptspeicherverwaltung erinnert.

Wichtig

Die bisher betrachtete Hauptspeicherverwaltung hat mit Hilfe des Basisregisters jeweils zusammenhängende Speicherbereiche für jeden im RAM eingelagerten Prozess zugreifbar gemacht. Der Speicherschutz wurde mit Hilfe des Limitregisters realisiert.

Nachteilig, weil wenig flexibel, ist hierbei der Zwang zum zusammenhängenden Speicherbereich. Es muss bereits ganz zu Beginn festgelegt werden, wie groß dieser Speicherbereich ist. Nachträgliche Änderungen dieser Größe (d.h. zur Laufzeit des betreffenden Prozesses) sind zwar nicht unmöglich, aber i.d.R. sehr zeitintensiv und damit in der Durchführung nicht zu empfehlen.

Um eine Flexibilisierung der Speicherverwaltung zu erreichen, wurden in Betriebssysteme Konzepte einer virtuellen Speicherverwaltung integriert. Die bereits von vorangegengenen Seiten bekannte Forderung wird hier wiederholt:

Wichtig

Wir brauchen ein Betriebssystem!

Und eine der Aufgaben des Betriebssystems wird die Verwaltung des Hauptspeichers und die Versorgung aller Prozesse mit entsprechenden Teilen des Hauptspeichers sein.

Virtuelle Speicherverwaltung

Die virtuelle Speicherverwaltung wird später im Kapitel Betriebssysteme noch detaillierter betrachtet. An dieser Stelle werden jedoch schon einige Grundlagen erläutert, die für das Verständnis der Memory Management Unit nötig sind.

Zunächst einige Definitionen:

Definition

Definition: Physikalischer Speicher

Unter dem physikalischen Speicher eines Computers versteht man den tatsächlich in dieses Gerät verbauten Speicher, soweit er direkt von der CPU oder der MMU angesprochen werden kann.

Definition

Definition: Virtueller Speicher

{{#index:Virtueller Speicher|Speicher, virtuell}}

Unter dem virtuellen Speicher eines Prozesses versteht man den Speicherbereich, der einem Prozess durch das Betriebssystem zur Verfügung gestellt wird.

Was sich durch die MMU ändert

Durch die Einführung einer Memory Management Unit wird das Betriebssystem bei der Umrechnung von virtuellen in physikalische Speicheradressen unterstützt. Da die MMU als Hardware auf genau diese Tätigkeit optimiert wurde, kann sie diese Umrechnung sehr viel schneller durchführen, und so bei jedem einzelnen Hauptspeicherzugriff einen Geschwindigkeitsvorteil erzielen.

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