Que Es Una Memoria Virtual (Sistemas Operativos)

La memoria virtual es un método de gestión de la memoria, que se implementa mediante el uso de hardware y software informático. Muestra las direcciones virtuales utilizadas por los programas en las direcciones físicas de la memoria del ordenador.

La memoria principal se representa como un espacio de direcciones continuo o un conjunto de segmentos continuos adyacentes. Con este blog aprenderás que es una memoria virtual y todas sus características explicadas detalladamente.

El sistema operativo gestiona los espacios de direcciones virtuales y correlaciona la RAM con la memoria virtual. El sistema operativo puede ampliar estas posibilidades para ofrecer un margen de maniobra virtual que puede superar la capacidad de la memoria, proporcionando así más memoria que la existente en una computadora.

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¿Qué es una memoria virtual?

La memoria virtual permite modificar los recursos de memoria, hacer la cantidad de RAM mucho más grande, de modo que el usuario, al colocar tantos programas como sea posible.

El "descubrimiento" de la memoria virtual ha contribuido enormemente al desarrollo de las tecnologías modernas, facilitando la labor tanto del programador profesional como del usuario ordinario, proporcionando el proceso de resolución de problemas más eficiente en una computadora.

Qué es una memoria virtual
Qué es una memoria virtual

Ventajas de la memoria virtual

Las principales ventajas de la memoria virtual incluyen:

  • Libera el programador de tener que manejar el espacio de memoria compartido;
  • Aumenta la seguridad del uso del programa mediante la asignación de memoria;
  • Contiene una capacidad de tener más memoria de la que puede estar físicamente disponible en una computadora.

Propiedades de la memoria virtual

La memoria virtual facilita la programación de las aplicaciones:

  • Ocultando la fragmentación de la memoria física;
  • Eliminando la necesidad de un programa que maneje las superposiciones explícitamente;
  • Cuando cada proceso se ejecuta en su propio espacio de direcciones dedicado, no hay necesidad de mover el código del programa o acceder a la memoria con direcciones relativas.

Casi todas las implementaciones de memoria virtual dividen el espacio de direcciones virtuales en páginas, bloques de direcciones de memoria virtual adyacentes. Cuando una máquina funciona con memoria virtual, se utilizan los métodos de organización de páginas y segmentos de memoria.

Organización de la memoria de la página

En la organización de la página todos los recursos de memoria, tanto operativos como externos, se presentan al usuario como un todo único. El usuario trabaja con el espacio de direcciones compartido y no piensa en si la memoria se utiliza: operativa o externa, y esta memoria compartida se denomina virtual (simulada).

La memoria virtual se descompone en páginas que contienen un cierto número fijo de células de memoria. En este caso, una página de la memoria matemática no puede ser más grande o más pequeña que las otras, todas las páginas deben ser iguales en número de celdas. Los tamaños de página típicos son 256, 512, 1024, 2048 bytes o más (números múltiplos de 256).

Ventajas de la memoria virtual con la organización de la página

  • Tiene la suficiente capacidad de memoria directamente dirigida.
  • La cantidad de memoria puede contarse en cientos de megabytes (e incluso gigabytes).
  • El archivo SWAP creado se coloca en el disco y emula la RAM. En este caso el usuario no piensa en dónde se colocará la "pieza" de su programa a partir de la cual acaba de trabajar.
  • Los programas de usuario pueden ser colocados en cualquier página gratuita[2].
  • Aumenta el nivel de trabajo de los programas múltiples.
  • Con la organización de la memoria virtual con organización de páginas, el usuario tiene una oportunidad real de cargar más programas en la memoria para que la máquina pueda procesar los programas a la vez

Deficiencias de la memoria virtual con la organización de la página

  • La principal desventaja de la memoria virtual es la cantidad de tiempo que la máquina pasa accediendo a la memoria externa.
  • Extraer la información necesaria de las células de memoria no es muy difícil y lleva mucho tiempo.
  • Este no es el caso del disco: para encontrar la información necesaria, primero hay que "girar" el disco, luego encontrar la pista necesaria, en la pista para encontrar un sector, cluster, y luego leer la información de los bits en el OP.

Organización de la memoria virtual de la página de segmentos

Este método de organización de la memoria virtual tiene por objeto combinar las ventajas de los métodos de gestión de la memoria por páginas y segmentos. En tal sistema combinado, el espacio de direcciones del usuario se divide en un número de segmentos a discreción del programador.

Cada segmento, a su vez, se divide en páginas de tamaño fijo igual a la página de la memoria física. Desde el punto de vista del programador, la dirección lógica en este caso consiste en el número de segmento y su desplazamiento.

 Cada segmento es una secuencia de direcciones desde cero hasta un cierto valor máximo. La diferencia entre un segmento y una página es que la longitud del segmento puede variar mientras se está ejecutando. Los segmentos, como cualquier estructura de memoria virtual, pueden ser colocados tanto en la RAM como en la memoria externa (medios magnéticos).

La memoria virtual con organización de segmento-página funciona como la memoria virtual con organización de página: si el segmento requerido en el momento está ausente en la RAM, entonces si es necesario trabajar con él, es preliminarmente movido a OP.

La organización de la memoria de las páginas de segmentos requiere una organización de hardware y software más compleja. La organización de la memoria por segmentos requiere una organización más compleja de hardware y software.

Las tablas de páginas

Las tablas de páginas se utilizan para convertir las direcciones virtuales en direcciones físicas utilizadas por el hardware de procesamiento de instrucciones. Cada entrada de la tabla de páginas comprueba si la página correspondiente está en la RAM.

Si está en la RAM, la entrada de la tabla de la página contendrá la dirección real de la memoria donde la página está almacenada. Si solo hay una tabla de páginas, las diferentes aplicaciones que se ejecutan simultáneamente utilizan diferentes partes del mismo rango de direcciones virtuales.

Gestor de la memoria virtual

Esta parte del sistema operativo crea y gestiona las tablas de páginas. Si el hardware emite un error, el Administrador de la Memoria Virtual accede al almacenamiento secundario, devuelve la página que tiene la dirección virtual que causó el fallo de la página, actualiza las tablas de la página para reflejar la ubicación física de la dirección virtual e indica el mecanismo de traducción para reiniciar la solicitud.

Cuando toda la memoria física ya está en uso, el Administrador de la Memoria Virtual debe liberar páginas en el almacenamiento principal para almacenar la página que se ha subido. Utiliza uno de los muchos algoritmos para reemplazar las páginas menos usadas para liberarlas.

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