Administración de la Memoria

Administración de la Memoria
La administración de la memoria se encarga de los distintos métodos y operaciones para que se tenga la máxima utilidad de la memoria, utilizando procesos y programas que se ejecuten de tal manera se aproveche lo mejor manera posible el espacio disponible.
Que a continuación procederé con los diferentes temas que abarca la administración de la memoria.
1.- Susfunciones y operaciones de la memoria virtual
Espacio de direccionamiento
Hardware: de la unidad de manejo de memoria (MMU)
La memoria caché
El espacio en memoria de un proceso
Espacio de direccionamiento
La memoria esta constituida con una serie direccionable de bytes, es decir, al solicitar los contenidos de una dirección específica de la memoria, el hardware nos entregará un byte, que esto es igual a8 bits, y si queremos hacer una operación sobre bits específicos, tenemos que solicitar y almacenar bits enteros, ejemplos de este tipo de procesamiento de 8 bits son Intel 8080 y 8085, Zilog Z80, MOS 6520 y 6510, y Motorola 6800, estos también tienen un espacio de direccionamiento de 16 bits. El procesador de las primeras CPU, como el Intel 8086, manejaba un direccionamiento de 20 bits, esdecir, hasta 1024 KigaBytes, pero con su arquitectura real de 16 bits requería una segmentación para alcanzar toda su memoria, o sea que si contaba mucho trabajo direccionar en ese entonces.
Hardware: de la unidad de manejo de memoria (MMU)
A lo largo de la historia de las computadoras ha sido necesario emplear más memoria de la que está directamente disponible — Por un lado, ofrecer a los procesosmás espacio de lo que puede direccionar la arquitectura (hardware) que empleamos, por otro lado la abstracción de un espacio virtualmente ilimitado para realizar sus operaciones incluso cuando la memoria real es mucho menor a la solicitada, y por último, la ilusión de tener un bloque contiguo e ininterrumpido de memoria, cuando en realidad puede haber alta fragmentación.
Veremos cómo es que el MMUcubre estas necesidades, qué mecanismos emplea para lograrlo — Y qué debemos cuidar, incluso como programadores de aplicaciones de alto nivel, para aprovechar de la mejor manera estas funciones (y evitar, por el contrario, que nuestros programas se vuelvan lentos por no saber manejar la memoria) correctamente.
El MMU es también el encargado de verificar que un proceso no tenga acceso a leer omodificar los datos de otro — Si el sistema operativo tuviera que verificar que ninguna de las instrucciones ejecutadas por un programa resulta en una violación de seguridad, la penalización en velocidad sería demasiado severa.
Una primer aproximación a la protección de acceso es a través de un registro base y un registro límite: Si la arquitectura ofrece dos registros del procesador que sólo puedenser modificados por el sistema operativo (Esto es, el hardware define la modificación de dichos registros como una operación privilegiada que requiere estar ejecutando en modo supervisor), el MMU puede comparar cada acceso a memoria para verificar que esté en el rango permitido.
Por ejemplo, si a un proceso le fue asignado un espacio de memoria de 64K (65535 bytes) a partir de la dirección 504214(492K), el registro base contendría 504214, y el registro límite 65535. Si hubiera una instrucción por parte de dicho proceso que solicitara una dirección menor a 504214 o mayor a 569749 (556K), el MMU lanzaría una excepción o trampa interrumpiendo el procesamiento, e indicando al sistema operativo que ocurrió una violación de segmento (segmentation fault). El sistema operativo entonces procederíaterminando la ejecución del proceso, reclamando todos los recursos que tuviera asignados y notificando a su usuario.
La memoria caché
Hay otro proceso que hoy en día asumimos como un hecho: La memoria caché. Si bien su manejo es (casi) transparente para el sistema operativo, es muy importante mantenerlo en mente.
Conforme el procesador va avanzando sobre las instrucciones de un programa...