Die Speicherverwaltung ist der Prozess der Verwaltung des Computerspeichers. Es geht darum, Programmen und Aktivitäten Speicher zuzuweisen und dafür zu sorgen, dass genügend Speicher für die Ausführung von Aufgaben zur Verfügung steht. Die Speicherverwaltung ist wichtig, weil sie dazu beiträgt, dass alle Teile des Systems über genügend Speicher verfügen, um korrekt zu arbeiten.
Die Speicherverwaltung kann in zwei Hauptkategorien unterteilt werden: Interne Speicherverwaltung und externe Speicherverwaltung. Die interne Speicherverwaltung umfasst die Verwaltung des Hauptspeichers des Systems, wie RAM und ROM. Bei der externen Speicherverwaltung geht es um die Verwaltung externer Speichergeräte, wie Festplatten und Flash-Laufwerke.
Die Speicherverwaltung bietet viele Vorteile, wie z. B. eine verbesserte Systemleistung, eine bessere Ressourcennutzung, eine höhere Datensicherheit und eine effizientere Nutzung des Speichers. Sie hilft auch, das Risiko von Speicherlecks zu verringern, die zu Systemabstürzen und anderen Problemen führen können.
Die Techniken der Speicherverwaltung lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen: Statische Speicherverwaltung und dynamische Speicherverwaltung. Bei der statischen Speicherverwaltung wird der Speicher zugewiesen, bevor das Programm ausgeführt wird, während bei der dynamischen Speicherverwaltung der Speicher zugewiesen wird, während das Programm läuft.
Der Speicher-Overhead ist die Menge an Speicher, die vom System für Aufgaben wie die Speicherverwaltung und andere Verwaltungsaufgaben verwendet wird. Der Speicher-Overhead kann sich erheblich auf die Systemleistung auswirken, weshalb es wichtig ist, ihn so weit wie möglich zu reduzieren.
Speicherlecks treten auf, wenn Speicher zugewiesen, aber nie freigegeben wird. Dies kann zu Systemabstürzen und anderen Problemen führen. Um Speicherlecks zu vermeiden, ist es wichtig, eine angemessene Speicherverwaltung zu verwenden, z. B. indem man sicherstellt, dass der Speicher freigegeben wird, wenn er nicht mehr benötigt wird.
Speicherfragmentierung tritt auf, wenn Speicher in kleinen Stücken zugewiesen wird, was zu Fehlern bei der Speicherzuweisung führen kann. Um eine Fragmentierung des Speichers zu verhindern, ist es wichtig, Speicherverwaltungstechniken zu verwenden, die eine Fragmentierung des Speichers verhindern, wie z. B. die Verwendung von Speicherpools oder Paging.
Memory Swapping ist eine Technik, die von einigen Betriebssystemen verwendet wird, um die Menge des verfügbaren Speichers zu erhöhen. Dabei werden Daten aus dem RAM auf eine Festplatte oder ein anderes Speichergerät übertragen. Memory Swapping wird eingesetzt, wenn nicht genügend RAM vorhanden ist, um alle gleichzeitig laufenden Programme auszuführen.
Die Speicherverwaltung ist ein wichtiger Teil eines jeden Computersystems. Das Verständnis der verschiedenen Aspekte der Speicherverwaltung, wie z. B. Typen, Techniken, Vorteile und mehr, kann dazu beitragen, dass das System reibungslos und effizient läuft.
Es gibt vier Arten der Speicherverwaltung:
1. statische Speicherverwaltung
2. Stack-Speicherverwaltung
3. Heap-Speicherverwaltung
4. dynamische Speicherverwaltung
Es gibt drei Arten der Speicherverwaltung:
1. programmierte Speicherverwaltung: Diese Art der Speicherverwaltung wird typischerweise in eingebetteten Systemen und anderen Systemen verwendet, bei denen der Speicher begrenzt ist. Bei der programmierten Speicherverwaltung weist der Programmierer den Speicher manuell zu und gibt ihn wieder frei.
2. Speicherbereinigung: Diese Art der Speicherverwaltung wird in vielen Programmiersprachen verwendet, darunter Java und C#. Bei der Garbage Collection verwaltet die Laufzeitumgebung automatisch die Zuweisung und Freigabe von Speicherplatz.
3. Referenzzählung: Diese Art der Speicherverwaltung wird in einigen Sprachen verwendet, z. B. in C++. Bei der Referenzzählung ist jedes Objekt mit einer Referenzzählung verbunden. Wenn ein Objekt nicht mehr von einem anderen Objekt referenziert wird, wird seine Referenzanzahl verringert. Wenn der Referenzzähler eines Objekts Null erreicht, wird das Objekt freigegeben (deallocated).
Es gibt fünf Arten von Speicher:
1. sensorisches Gedächtnis
2. Kurzzeitgedächtnis
3. Langzeitgedächtnis
4. explizites Gedächtnis
5. implizites Gedächtnis
Es gibt verschiedene Theorien darüber, warum das Arbeitsgedächtnis Arbeitsgedächtnis genannt wird. Eine Theorie besagt, dass der Begriff Arbeitsgedächtnis von Karl Lashley in seinem 1951 erschienenen Aufsatz "The Problem of Serial Order in Behavior" geprägt wurde. Lashley schlug vor, dass das Kurzzeitgedächtnis eigentlich eine Form des Arbeitsgedächtnisses ist und dass der Begriff Arbeitsgedächtnis zutreffender ist, weil er den aktiven, dynamischen Charakter des Gedächtnissystems hervorhebt.
Eine andere Theorie besagt, dass der Begriff Arbeitsgedächtnis erstmals von William James in seinem 1890 erschienenen Buch The Principles of Psychology verwendet wurde. James schlug vor, dass es zwei Arten von Gedächtnis gibt: das Primärgedächtnis und das Sekundärgedächtnis. Das primäre Gedächtnis ist das, was wir heute als Arbeitsgedächtnis bezeichnen, und James definierte es als "das unmittelbare Behalten von Wahrnehmungseindrücken oder von Ideen, die durch aktuelle Gedanken geweckt werden".
Es gibt also verschiedene Theorien darüber, warum das Arbeitsgedächtnis Arbeitsgedächtnis genannt wird. Entweder weil Karl Lashley vorschlug, dass das Kurzzeitgedächtnis eigentlich eine Form des Arbeitsgedächtnisses ist, oder weil William James vorschlug, dass es zwei Arten von Gedächtnis gibt und das Arbeitsgedächtnis die primäre Form des Gedächtnisses ist.
Es gibt sechs Arten der Speicherverwaltung:
1. explizite Speicherverwaltung
2. Referenzzählung
3. Speicherbereinigung
4. Automatische Speicherverwaltung
5. Speicherpooling
6. Caching