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¿Cómo se puede calcular la dirección física desde una dirección lógica dada?

2016/1/30
El cálculo de una dirección física desde una dirección lógica requiere una unidad de gestión de memoria (MMU) y conocimiento de la (s) tabla (s) de la página. El proceso implica varios pasos:

1. Segmentación (si corresponde):

* Algunos sistemas usan segmentación junto con la paginación. Si se usa la segmentación, la dirección lógica se descompone primero en un número de segmento y un desplazamiento dentro de ese segmento. El número de segmento se usa para ubicar el descriptor de segmento correspondiente en la tabla de segmento. El descriptor del segmento contiene información como la dirección base del segmento en la memoria física y su límite (tamaño).

* Si el número de segmento no es válido o el desplazamiento está más allá del límite de segmento, se produce una falla de segmentación.

2. Paging:

* Si se usa o no la segmentación, la paginación casi siempre está involucrada en los sistemas modernos. La dirección lógica (o el desplazamiento del paso de segmentación anterior) se divide en un número de página y un desplazamiento de página.

* El número de página se usa como índice en una tabla de página . Esta tabla asigna números de página virtual a números de cuadro físico. Cada entrada en la tabla de página contiene el número de marco físico (o un puntero a una tabla de página de nivel inferior en la paginación de niveles múltiples) donde la página correspondiente reside en la memoria física.

* Paging múltiple: Para administrar los espacios de dirección muy grandes de manera eficiente, los sistemas a menudo usan tablas de páginas de nivel multinivel (por ejemplo, dos niveles, tres niveles, etc.). Esto evita tener una sola mesa gigantesca. En este caso, el número de página se descompone aún más para indexar sucesivamente los niveles más bajos de las tablas de página hasta que se encuentra el número de marco físico final. Cada entrada en una tabla de página de nivel superior apunta al siguiente nivel.

* Si no está presente una entrada de tabla de página (falla de la página), el sistema operativo debe cargar la página requerida desde el almacenamiento secundario (por ejemplo, disco duro) en la memoria principal. Esto implica suspender el proceso actual.

3. Cálculo de la dirección física:

* Una vez que se obtiene el número de marco físico de las tabla (s) de la página, la dirección física se calcula concatenando el número de marco físico y el desplazamiento de la página . El desplazamiento de la página permanece sin cambios durante todo el proceso de traducción.

Fórmula (simplificada para la paginación de un solo nivel):

`Dirección física =(número de página * Tamaño de página) + Offset de página`

Dónde:

* Número de página: Obtenido de la dirección lógica.

* Tamaño de página: Una constante definida por el sistema (por ejemplo, 4KB).

* Offset de página: Obtenido de la dirección lógica.

En resumen: La MMU utiliza la dirección lógica y las tablas de página para realizar la traducción de direcciones. El proceso implica buscar entradas en las tablas de página para encontrar el número de cuadro físico correspondiente al número de página lógico, y luego combinar esto con el desplazamiento de la página para obtener la dirección física final. La complejidad aumenta con el uso de la segmentación y la paginación multinivel. El sistema operativo juega un papel crucial en la gestión de las tablas de página y el manejo de fallas de página.

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