Управление памятью в ОС Windows

пронумерованы, то есть с каждой из них можно обратиться, указав ее порядковый номер (адрес). Количество ячеек физической памяти ограничено и фиксировано
Виртуальная память создает иллюзию того, что каждый процесс имеет доступ к 4Гб непрерывного адресного пространства
Виртуальное адресное пространство процесса является набором адресов, доступным всем потокам этого процесса
ОС распределяет адресное пространство физической и виртуальной памяти страницами (pages) – блоками по 4Кб

пространства процесса на физическую память. Это позволяет ссылаться на корректные адреса физической памяти, когда нити, выполняемые в контексте процесса, читают и записывают его в виртуальном адресном пространстве
Подкачка части содержимого памяти на диск, когда нити или системный код пытаются задействовать больший объем физической памяти, чем тот, который имеется в наличии, и загрузка страниц обратно в физическую память по мере необходимости
Физическое подмножество виртуального адресного пространства процесса называется рабочим набором (working set)

проецирует (maps) виртуальные адреса на физические, по которым хранятся данные
Подкачка данных на диск освобождает физическую память для других процессов или самой ОС
Диспетчер памяти опирается на аппаратную поддержку механизма подкачки
В процессе работы система виртуальной памяти использует один или несколько файлов подкачки, расположенных на жестком диске (pagefile.sys)

не использует, они никуда не отображаются
Используемые страницы отображаются с помощью невидимого для процесса указателя в область физической оперативной памяти (ОЗУ)
Некоторые страницы, к которым не было обращений в течение определенного времени, отображаются с помощью невидимого для процесса указателя в 4Кб раздел файла подкачки (pagefile.sys)

в корне дерева каталогов и является скрытым и системным файлом

называется подкачкой страниц по запросу

Приложение делает попытку сохранить данные в памяти
Диспетчер виртуальной памяти перехватывает запрос и определяет, сколько страниц необходимо для его выполнения. После этого он отображает неиспользуемую физическую память на нужные незанятые области виртуального пространства процесса. При этом диспетчер виртуальной памяти скрывает от приложения (процесса) способ организации физической памяти. Когда приложение обратится к конкретному виртуальному адресу, он будет транслирован в уникальный физический адрес, не конфликтующий с другими процессами
Если в системе не хватает физической памяти, диспетчер виртуальной памяти выполняет поиск страниц ОЗУ, не использовавшихся в течение определенного времени, и копирует эти страницы в страничный файл (pagefile.sys), находящийся на жестком диске. Освободившаяся область ОЗУ отображается на виртуальное адресное пространство запросившего память процесса

процесс в Windows 32-bit получает закрытое адресное пространство размером до 2 Гб, а остальные 2 Гб занимает ОС
Код ОС отображается в верхние 2Гб виртуального адресного пространства процесса
При инициализации системы диспетчер памяти создает два типа динамических пулов памяти, используемых компонентами режима ядра для выделения системной памяти:
Пул неподкачиваемой памяти (nonpaged pool). Состоит из диапазонов системных виртуальных адресов, которые всегда присутствуют в физической памяти и доступны в любой момент.
Пул подкачиваемой памяти (paged pool). Регион виртуальной памяти в системном пространстве, содержимое которого система может выгружать в страничный файл и загружать из него

чем одному процессу или присутствующая в виртуальном пространстве более, чем одного процесса.
Например, если два процесса используют одну и ту же DLL, имеет смысл загрузить ее код в физическую память один раз и сделать ее доступной всем процессам, в виртуальной памяти которых присутствует эта DLL.
Каждый процесс поддерживает закрытые области памяти для хранения собственных данных, но программный код и страницы немодифицируемых данных в принципе можно использовать совместно с другими процессами.

доступа к процессору:
пользовательский (user mode – кольцо 3)
ядра (kernel mode - кольцо 0)
Код приложений работает в пользовательском режиме, тогда как код ОС (например, системные сервисы и драйверы устройств) – в режиме ядра (режим супервизора)
В режиме ядра предоставляется доступ ко всей системной памяти и разрешается выполнять любые машинные команды процессора
Хотя каждый Win32-процесс имеет свою (закрытую) память, код ОС и драйверы устройств, работающие в режиме ядра, делят единое виртуальное адресное пространство
Каждая страница в виртуальной памяти помечается тэгом, определяющим, в каком режиме должен работать процессор для чтения и/или записи данной страницы
Страницы в системном пространстве доступны лишь в режиме ядра, а все страницы в пользовательском адресном пространстве – в пользовательском режиме. Страницы только для чтения (например, содержащие лишь исполняемый код) ни в каком режиме для записи недоступны

Кольца привилегий архитектуры x86 в защищённом режиме