1. Direcciones virtuales:
* Cada proceso recibe su propio espacio privado de direcciones virtuales. Este espacio es independiente de los espacios de dirección virtuales de otros procesos, lo que significa que un proceso puede acceder a la dirección 0x1000 sin conflicto con otro proceso que también usa 0x1000.
* Este espacio de dirección virtual es grande, a menudo excede con mucho la RAM física disponible. Esto permite que los procesos usen más memoria de la que existe físicamente.
2. Direcciones físicas:
* Estas son las direcciones reales en la RAM física. La MMU traduce direcciones virtuales en direcciones físicas.
* El espacio de direcciones físicas está limitado por la cantidad de RAM instalada en el sistema.
3. La Unidad de Gestión de Memoria (MMU):
* La MMU es un componente de hardware que realiza la tarea crucial de traducir direcciones virtuales a direcciones físicas. Lo hace en tiempo real, cada vez que un proceso intenta acceder a la memoria.
* Utiliza la tabla de página (descrita a continuación) para realizar la traducción.
4. Tablas de página:
* Las tablas de página son estructuras de datos que residen en la memoria que contienen la asignación entre páginas virtuales y marcos físicos.
* páginas: El espacio de dirección virtual se divide en bloques de tamaño fijo llamado páginas. Un tamaño de página típico es de 4KB.
* marcos: La memoria física se divide de manera similar en bloques de tamaño fijo llamados marcos, generalmente del mismo tamaño que las páginas.
* La tabla de página esencialmente actúa como una tabla de búsqueda. Dado un número de página virtual, devuelve el número de marco físico correspondiente.
5. El proceso de traducción (simplificado):
1. Segmentación de direcciones virtuales: La dirección virtual se divide en dos partes:el número de página virtual (VPN) y el desplazamiento de la página.
2. Búsqueda de la tabla de página: La VPN se usa como índice en la tabla de página para encontrar la entrada correspondiente. Esta entrada contiene el número de cuadro físico (PFN) y otra información como los permisos de acceso (leer, escribir, ejecutar).
3. Construcción de direcciones físicas: El PFN se combina con el desplazamiento de la página desde la dirección virtual original para crear la dirección física final.
4. Acceso a la memoria: La MMU luego usa esta dirección física para acceder a la ubicación de la memoria.
6. Tablas de página de nivel múltiple:
Para evitar tablas de página excesivamente grandes (que sería el caso si una tabla de una sola página mapeara todo el espacio de direcciones virtuales), muchos sistemas usan tablas de página de nivel múltiple. Esto crea una estructura jerárquica, donde cada nivel apunta al siguiente, lo que eventualmente conduce al número de cuadro físico. Esto ahorra memoria y mejora la eficiencia.
7. Traducción del búfer de apariencia (TLB):
El TLB es un caché dentro de la MMU que las tiendas usaron recientemente traducciones de direcciones virtuales a físicas. Esto acelera considerablemente el proceso de traducción, ya que acceder al TLB es mucho más rápido que acceder a la memoria principal para buscar la tabla de la página. Si no se encuentra una traducción en el TLB (una TLB Miss), la MMU tiene que acceder a la tabla de página, que es significativamente más lenta.
8. Paging y intercambio:
* Paging: Si un proceso intenta acceder a una página actualmente en RAM (una falla de página), el sistema operativo carga la página necesaria desde el almacenamiento secundario (disco duro) en RAM.
* intercambio: El sistema operativo podría intercambiar los espacios de dirección virtuales de los procesos completos dentro y fuera de la RAM para administrar la memoria de manera eficiente.
En resumen: La dirección virtual a la mapeo de direcciones físicas es un mecanismo complejo pero esencial que permite una gestión de memoria eficiente, protección y ejecución concurrente de múltiples procesos. La MMU, las tablas de página y el TLB trabajan juntos para realizar esta traducción sin problemas, lo que la hace transparente a las aplicaciones.