Fallos

4.4. La memoria virtual: los detalles
Primero, debemos introducir un nuevo concepto: espacio de direcciones virtuales. El espacio de direcciones virtuales es el espacio de direcciones máximo disponible para una aplicación. El espacio de direcciones virtuales varia de acuerdo a la arquitectura del sistema y del sistema operativo. El espacio de direcciones virtuales depende de la arquitecturapuesto que es la arquitectura la que define cuántos bits están disponibles para propósitos de direccionamiento. El espacio de direcciones virtuales también depende del sistema operativo puesto que la forma en que el sistema operativo fue implementado puede introducir límites adicionales sobre aquellos impuestos por la arquitectura.
La palabra "virtual" en el espacio de direcciones virtuales,significa que este es el número total de ubicaciones de memoria direccionables disponibles para una aplicación, pero no la cantidad de memoria física instalada en el sistema, o dedicada a la aplicación en un momento dado.
En el caso de nuestra aplicación de ejemplo, su espacio de direcciones virtuales es de 15000 bytes.
Para implementar la memoria virtual, para el sistema es necesario tener un hardwareespecial de administración de memoria. Este hardware a menudo se conoce como un MMU (Memory Management Unit). Sin un MMU, cuando el CPU accede a la RAM, las ubicaciones reales de RAM nunca cambian — la dirección de memoria 123 siempre será la misma dirección física dentro de la RAM.
Sin embargo, con un MMU, las direcciones de memoria pasan a través de un paso de traducción antes de cada acceso dememoria. Esto significa que la dirección de memoria 123 puede ser redirigida a la dirección física 82043 en un momento dado y a la dirección 20468 en otro. Como resultado de esto, la sobrecarga relacionada con el seguimiento de las traducciones de memoria virtual a física sería demasiado. En vez de esto, la MMU divide la RAM en páginas — secciones contiguas de memoria de un tamaño fijo que sonmanejadas por el MMU como unidades sencillas.
Mantener un seguimiento de estas páginas y sus direcciónes traducidas puede sonar como un paso adicional confuso e innecesario, pero de hecho es crucial para la implementación de la memoria virtual. Por tal razón, considere el punto siguiente:
Tomando nuestra aplicación hipotética con un espacio de direcciones virtuales de 15000 bytes, asuma que laprimera instrucción de la aplicación accede a los datos almacenados en la dirección 12374. Sin embargo, también asuma que nuestra computadora solamente tiene 12288 bytes de RAM física. ¿Qué pasa cuando el CPU intenta acceder a la dirección 12374?
Lo que ocurre se conoce como un fallo de página.
4.4.1. Fallos de página
Un fallo de página es la secuencia de eventos que ocurren cuando un programaintenta acceder a datos (o código) que está en su espacio de direcciones, pero que no está actualmente ubicado en la RAM del sistema. El sistema operativo debe manejar los fallos de página haciendo residentes en memoria los datos accedidos, permitiendo de esta manera que el programa continue la operación como que si el fallo de página nunca ocurrió.
En el caso de nuestra aplicación hipotética, elCPU primeramente presenta la dirección deseada (12374) al MMU. Sin embargo, el MMU no tiene traducción para esta dirección. Por tanto, interrumpe al CPU y causa que se ejecute un software, conocido como el manejador de fallos de página. El manejador de fallos de página determina lo que se debe hacer para resolver esta falla de página. El mismo puede:
• Encontrar dónde reside la página deseadaen disco y la lee (este es usualmente el caso si el fallo de página es por una página de código)
• Determina que la página deseada ya está en RAM (pero no está asignada al proceso actual) y reconfigura el MMU para que apunte a el
• Apunta a una página especial que solamente contiene ceros y asigna una nueva página para el proceso solamente si este intenta alguna vez escribir a la página...