พื้นที่ที่อยู่เกี่ยวข้องกับช่วงที่อยู่ที่ถูกต้องภายในหน่วยความจำของระบบคอมพิวเตอร์หรือระบบเครือข่าย ที่อยู่เหล่านี้สามารถใช้เพื่อการดำเนินการต่างๆ รวมถึงการจัดเก็บข้อมูล การสื่อสารกับอุปกรณ์ต่อพ่วง หรือการสื่อสารข้ามเครือข่าย
วิวัฒนาการและการกล่าวถึงในช่วงเริ่มต้นของ Address Space
แนวคิดเรื่องพื้นที่ที่อยู่เป็นส่วนหนึ่งของสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์นับตั้งแต่การถือกำเนิดของคอมพิวเตอร์โปรแกรมจัดเก็บในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ระบบคอมพิวเตอร์เริ่มแรกเหล่านี้ใช้ที่อยู่ทางกายภาพที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับตำแหน่งหน่วยความจำฮาร์ดแวร์ ด้วยการถือกำเนิดของหน่วยความจำเสมือนในทศวรรษปี 1960 โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบเช่น Atlas Computer คำว่า 'พื้นที่ที่อยู่' เริ่มถูกนำมาใช้อย่างชัดเจนมากขึ้น ในช่วงเวลานี้เองที่นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เริ่มแยกแยะความแตกต่างระหว่างพื้นที่ที่อยู่ทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับฮาร์ดแวร์หน่วยความจำจริง และพื้นที่ที่อยู่เสมือน ซึ่งเชื่อมโยงกับเทคนิคการจัดการหน่วยความจำที่เป็นนามธรรม
เจาะลึกพื้นที่ที่อยู่
พื้นที่ที่อยู่สามารถแบ่งได้เป็นสามประเภทหลัก: ทางกายภาพ เสมือน และเครือข่าย
พื้นที่ที่อยู่ทางกายภาพหมายถึงตำแหน่งหน่วยความจำที่สามารถระบุตำแหน่งได้บนอุปกรณ์หน่วยความจำกายภาพ เช่น RAM
ในทางกลับกัน พื้นที่ที่อยู่เสมือนเป็นเลเยอร์นามธรรมที่แมปกับพื้นที่ที่อยู่ทางกายภาพ ช่วยให้โปรแกรมทำงานราวกับว่าพวกเขามีสิทธิ์เข้าถึงหน่วยความจำหลักโดยเฉพาะ โดยไม่คำนึงถึงกระบวนการอื่นที่ทำงานพร้อมกัน
พื้นที่ที่อยู่เครือข่ายหมายถึงที่อยู่เฉพาะที่กำหนดให้กับโหนดบนเครือข่าย ซึ่งอำนวยความสะดวกในการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์
ขนาดของพื้นที่ที่อยู่มักจะถูกกำหนดโดยจำนวนบิตในที่อยู่ ตัวอย่างเช่น ระบบที่มีที่อยู่ 32 บิตในทางทฤษฎีสามารถระบุตำแหน่งที่ไม่ซ้ำกันได้สูงสุด 2^32 (4,294,967,296)
โครงสร้างภายในและการทำงานของพื้นที่ที่อยู่
โครงสร้างภายในของพื้นที่ที่อยู่ถูกกำหนดโดยระบบปฏิบัติการและเทคนิคการจัดการหน่วยความจำเฉพาะที่ใช้
ในพื้นที่ที่อยู่ทางกายภาพ ที่อยู่จะสอดคล้องกับตำแหน่งทางกายภาพในฮาร์ดแวร์หน่วยความจำโดยตรง
อย่างไรก็ตาม พื้นที่ที่อยู่เสมือนเกี่ยวข้องกับระดับของนามธรรม ระบบปฏิบัติการรักษาตารางเพจที่แมปเพจของพื้นที่ที่อยู่เสมือนกับเฟรมของพื้นที่ที่อยู่จริง
ในกรณีของพื้นที่ที่อยู่เครือข่าย โครงสร้างจะถูกกำหนดโดยโปรโตคอลเครือข่าย เช่น Internet Protocol (IP) โดยที่แต่ละอุปกรณ์บนเครือข่ายได้รับการกำหนดที่อยู่ IP ที่ไม่ซ้ำกัน
คุณสมบัติที่สำคัญของ Address Space
-
เอกลักษณ์: แต่ละที่อยู่ในพื้นที่ที่อยู่อ้างอิงถึงตำแหน่งหรือเอนทิตีที่ไม่ซ้ำกัน ไม่ว่าจะเป็นไบต์ในหน่วยความจำหรืออุปกรณ์บนเครือข่าย
-
นามธรรม: โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการกำหนดที่อยู่เสมือน พื้นที่ที่อยู่ให้สิ่งที่เป็นนามธรรมที่ทำให้การจัดการหน่วยความจำและการเขียนโปรแกรมง่ายขึ้น
-
ขนาด: ขนาดของพื้นที่ที่อยู่ถูกกำหนดโดยจำนวนบิตในที่อยู่ ยิ่งจำนวนบิตมาก พื้นที่ที่อยู่ก็จะยิ่งมากขึ้น
-
การทำแผนที่: ระบบปฏิบัติการหรือโปรโตคอลเครือข่ายจัดการการจับคู่ที่อยู่กับเอนทิตีจริง
ประเภทของพื้นที่ที่อยู่
ต่อไปนี้เป็นประเภทหลักของช่องว่างที่อยู่:
| พิมพ์ | คำอธิบาย |
|---|---|
| ทางกายภาพ | สอดคล้องโดยตรงกับตำแหน่งหน่วยความจำฮาร์ดแวร์ |
| เสมือน | จัดเตรียมสิ่งที่เป็นนามธรรมของพื้นที่หน่วยความจำฟิสิคัล |
| เครือข่าย | อำนวยความสะดวกในการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์บนเครือข่าย |
การใช้ช่องว่างที่อยู่ ปัญหา และแนวทางแก้ไข
พื้นที่ที่อยู่มีความสำคัญต่อระบบปฏิบัติการ การจัดการหน่วยความจำ และการสื่อสารเครือข่าย อย่างไรก็ตาม การใช้งานก็อาจทำให้เกิดความท้าทายได้เช่นกัน
ตัวอย่างเช่น พื้นที่ที่อยู่อาจเล็กเกินไปที่จะรองรับหน่วยความจำหรืออุปกรณ์เครือข่ายที่จำเป็นทั้งหมด วิธีแก้ไขปัญหานี้รวมถึงการใช้ที่อยู่ที่มีขนาดใหญ่กว่า (เช่น การย้ายจากระบบ 32 บิตไปเป็นระบบ 64 บิต) หรือเทคนิคเช่น Network Address Translation (NAT) สำหรับเครือข่าย
ความท้าทายทั่วไปอีกประการหนึ่งคือการกระจายตัวของหน่วยความจำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่อยู่เสมือน เทคนิคการจัดการหน่วยความจำ เช่น การเพจหรือการแบ่งส่วนสามารถช่วยบรรเทาปัญหานี้ได้
ลักษณะและการเปรียบเทียบ
ต่อไปนี้เป็นการเปรียบเทียบระหว่างช่องว่างที่อยู่สามประเภท:
| พิมพ์ | ขนาด | เอกลักษณ์ | นามธรรม | การจัดการ |
|---|---|---|---|---|
| ทางกายภาพ | ขึ้นอยู่กับฮาร์ดแวร์ | ใช่ | เลขที่ | จัดการโดยฮาร์ดแวร์และระบบปฏิบัติการ |
| เสมือน | กำหนดโดยระบบปฏิบัติการ | ใช่ | ใช่ | จัดการโดยระบบปฏิบัติการ |
| เครือข่าย | กำหนดโดยโปรโตคอลเครือข่าย | ใช่ | ขึ้นอยู่กับการตั้งค่าเครือข่าย | จัดการโดยอุปกรณ์เครือข่าย |
มุมมองและเทคโนโลยีในอนาคต
แนวคิดเรื่องพื้นที่ที่อยู่จะยังคงเป็นศูนย์กลางของเทคโนโลยีในอนาคต ด้วยวิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์ควอนตัมและเครือข่ายที่ซับซ้อนมากขึ้น เรามีแนวโน้มว่าจะได้เห็นการเปลี่ยนแปลงไปสู่พื้นที่ที่อยู่ขนาดใหญ่ขึ้น
เทคนิคการแปลที่อยู่ใหม่และกลยุทธ์การจัดการหน่วยความจำอาจเกิดขึ้นเพื่อรองรับความต้องการหน่วยความจำและที่อยู่เครือข่ายที่เพิ่มขึ้นได้ดียิ่งขึ้น
พื้นที่ที่อยู่และพร็อกซีเซิร์ฟเวอร์
พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์โต้ตอบกับช่องว่างที่อยู่ส่วนใหญ่อยู่ในขอบเขตของที่อยู่เครือข่าย เมื่อไคลเอนต์ทำการร้องขอไปยังเซิร์ฟเวอร์ผ่านพร็อกซีเซิร์ฟเวอร์ พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์จะปกปิดที่อยู่ IP ดั้งเดิมของไคลเอนต์ด้วยตัวมันเอง สิ่งนี้มีประโยชน์ในการรักษาความไม่เปิดเผยตัวตน การหลีกเลี่ยงข้อจำกัดทางภูมิศาสตร์ หรือการปรับปรุงประสิทธิภาพของเครือข่าย
นอกจากนี้ พร็อกซีเซิร์ฟเวอร์อาจใช้เทคนิค เช่น การกำหนดที่อยู่พอร์ต เพื่อจัดการการเชื่อมต่อหลายรายการโดยใช้ที่อยู่ IP เดียวกัน ซึ่งจะขยายขีดความสามารถของพื้นที่ที่อยู่เครือข่ายเพิ่มเติม
