Requisitos para una arquitectura de memoria virtual:
La memoria virtual es una técnica de gestión de memoria que permite que un sistema ejecute programas más grandes que la memoria física disponible. Esto se logra utilizando una combinación de mecanismos de hardware y software. Estos son los requisitos clave para una arquitectura de memoria virtual:
1. Hardware:
* Unidad de gestión de memoria (MMU): Este es un componente de hardware crucial que traduce direcciones virtuales utilizadas por la CPU a direcciones físicas en la memoria. Utiliza una tabla de páginas para realizar un seguimiento de la asignación entre direcciones virtuales y físicas.
* Espacio de direcciones grande: La CPU debe poder abordar un espacio de memoria virtual más grande que la memoria física disponible. Esto permite ejecutar programas más grandes que la RAM física.
* Almacenamiento secundario: Es necesario un dispositivo de almacenamiento secundario como una unidad de disco duro (HDD) o una unidad de estado sólido (SSD) para contener las partes inactivas de los programas y los datos, que se intercambian dentro y fuera de la memoria física según sea necesario.
2. Software:
* Sistema operativo (OS): El sistema operativo administra la memoria virtual y maneja el mapeo entre las direcciones virtuales y físicas. Implementa algoritmos como la paginación y el intercambio para administrar eficientemente el uso de la memoria.
* Tabla de página: Esta es una estructura de datos que asigna direcciones virtuales a direcciones físicas. La MMU usa esta tabla para realizar la traducción de direcciones.
* Algoritmo de reemplazo de página: Este algoritmo decide qué página cambiar de memoria física cuando está llena. Los algoritmos comunes incluyen FIFO, LRU y OPT.
* Políticas de asignación de memoria: El sistema operativo necesita implementar políticas para asignar la memoria virtual a diferentes procesos. Esto incluye políticas para asignar páginas a nuevos procesos y asignar páginas gratuitas a los procesos existentes.
* Mecanismos de protección: La memoria virtual necesita mecanismos para proteger los procesos de acceder a la memoria que pertenece a otros procesos. Esto se logra a través de mecanismos de hardware y software como segmentación y permisos de página.
3. Otras consideraciones:
* Rendimiento: La memoria virtual puede afectar el rendimiento debido a las fallas de la página (cuando una página requerida no está en la memoria física) y la sobrecarga de la traducción de direcciones. Por lo tanto, los algoritmos y optimizaciones eficientes son cruciales.
* Seguridad: La memoria virtual ayuda a proteger los procesos entre sí y del código malicioso. También permite aislar procesos y evitar que accedan a datos confidenciales.
* Flexibilidad: La memoria virtual permite que los sistemas ejecutaran programas más grandes y complejos, lo que los hace más flexibles y potentes.
Al cumplir con estos requisitos, un sistema puede implementar una arquitectura de memoria virtual robusta y eficiente, lo que le permite ejecutar programas y aplicaciones que exceden las limitaciones de la memoria física.