* Protección: Múltiples procesos se ejecutan simultáneamente, y cada uno necesita su propio espacio de memoria aislado. El uso directo de las direcciones físicas conduciría al caos y las vulnerabilidades de seguridad.
* Eficiencia: Es posible que los procesos no necesiten toda su memoria asignada a la vez. El mapeo permite un uso eficiente de RAM física.
* Compartir memoria: Los procesos pueden necesitar compartir ciertas regiones de memoria. El mapeo ayuda a administrar este intercambio de forma segura.
Aquí hay un desglose del proceso, centrándose en el enfoque más común utilizando la paginación:
1. Generación de direcciones lógicas: Un programa genera una dirección lógica (también llamada dirección virtual). Esta es la dirección que usa el programa, independientemente del diseño de memoria física. Por lo general, se compone de dos partes:
* Número de página: Identifica a qué página está accediendo el programa.
* Offset: Identifica la ubicación específica dentro de esa página.
2. Búsqueda de la tabla de página: El sistema operativo utiliza una estructura de datos llamada A * Tabla de página * para traducir direcciones lógicas en direcciones físicas. Esta tabla suele ser multinivel para la eficiencia en el manejo de espacios de direcciones grandes. Cada entrada en la tabla de página corresponde a una página de la memoria virtual del proceso. La entrada contiene:
* Presente bit: Indica si la página está actualmente cargada en la memoria física. Si no, se produce una * falla de la página *, activando el sistema operativo para cargar la página desde el almacenamiento secundario (como un disco duro).
* Número de marco: El número del marco de memoria física (un bloque contiguo de la memoria física) donde reside la página.
* bits de protección: Especifique los derechos de acceso (leer, escribir, ejecutar).
3. Cálculo de la dirección física: La entrada de la tabla de la página para el número de página dado se encuentra. Si se establece el presente bit, la dirección física se calcula concatenando:
* Número de marco (desde la tabla de la página): Esto indica la dirección inicial de la página en la memoria física.
* offset (desde la dirección lógica): Este es el mismo desplazamiento dentro de la página.
4. Dirección física: La concatenación resultante es la dirección física utilizada para acceder a la ubicación de la memoria.
Ejemplo (simplificado):
Digamos:
* Dirección lógica:número de página =2, offset =100
* Entrada de la tabla de página para el número de página 2:número de cuadro =5, bit presente =1
* Tamaño del marco =1024 bytes
La dirección física sería:(número de cuadro * tamaño de cuadro) + offset =(5 * 1024) + 100 =5224
Variaciones y complicaciones:
* segmentación: Otro esquema de gestión de memoria utiliza segmentos en lugar de páginas. La segmentación proporciona una forma diferente de organizar la memoria, a menudo utilizada junto con la paginación.
* Traducción LookAside Buffer (TLB): Para acelerar la traducción de direcciones, un caché llamado TLB Stores usó las entradas de la tabla de página recientemente utilizadas.
* Tablas de página de nivel múltiple: Para espacios de dirección muy grandes, las tablas de página son a menudo jerárquicas (por ejemplo, una tabla de página que apunta a otras tablas de página).
* E/S mapeada de memoria: Se accede a algunos dispositivos utilizando direcciones de memoria. Estas asignaciones son manejadas por el sistema operativo y el hardware.
* Aleatización de diseño de espacio de dirección (ASLR): Una característica de seguridad que aleatoriza la ubicación de las regiones de memoria clave para dificultar las hazañas.
En resumen, la generación de una dirección física es un proceso complejo que involucra múltiples pasos y estructuras de datos administradas por el sistema operativo. Los detalles varían según la arquitectura y el sistema operativo específicos, pero el principio central sigue siendo el mismo:mapeo de direcciones lógicas para direcciones físicas para protección, eficiencia y gestión de la memoria.