* Protezione: Più processi funzionano contemporaneamente e ognuno ha bisogno del proprio spazio di memoria isolato. L'uso diretto di indirizzi fisici porterebbe a caos e vulnerabilità di sicurezza.
* Efficienza: I processi potrebbero non aver bisogno di tutta la loro memoria assegnata contemporaneamente. La mappatura consente un uso efficiente della RAM fisica.
* Condivisione della memoria: I processi potrebbero dover condividere determinate regioni di memoria. La mappatura aiuta a gestire questa condivisione in modo sicuro.
Ecco una rottura del processo, concentrandosi sull'approccio più comune usando il paging:
1. Generazione dell'indirizzo logico: Un programma genera un indirizzo logico (chiamato anche indirizzo virtuale). Questo è l'indirizzo utilizzato dal programma, indipendentemente dal layout della memoria fisica. Di solito è composto da due parti:
* Numero di pagina: Identifica a quale pagina sta accedendo al programma.
* Offset: Identifica la posizione specifica all'interno di quella pagina.
2. Pagina Tabella Lookup: Il sistema operativo utilizza una struttura di dati chiamata * tabella di pagina * per tradurre gli indirizzi logici in indirizzi fisici. Questa tabella è generalmente multi-livello per l'efficienza nella gestione di grandi spazi di indirizzi. Ogni voce nella tabella di pagina corrisponde a una pagina della memoria virtuale del processo. La voce contiene:
* Bit presente: Indica se la pagina è attualmente caricata nella memoria fisica. In caso contrario, si verifica un * guasto della pagina *, attivando il sistema operativo per caricare la pagina dall'archiviazione secondaria (come un disco rigido).
* Numero frame: Il numero del frame di memoria fisica (un blocco contiguo di memoria fisica) in cui risiede la pagina.
* Bit di protezione: Specificare i diritti di accesso (leggi, scrivi, esecuzione).
3. Calcolo dell'indirizzo fisico: Si trova la voce della tabella di pagina per il numero di pagina indicato. Se il bit attuale è impostato, l'indirizzo fisico viene calcolato concatenando:
* Numero frame (dalla tabella della pagina): Ciò indica l'indirizzo iniziale della pagina nella memoria fisica.
* offset (dall'indirizzo logico): Questo è lo stesso offset all'interno della pagina.
4. Indirizzo fisico: La concatenazione risultante è l'indirizzo fisico utilizzato per accedere alla posizione della memoria.
Esempio (semplificato):
Diciamo:
* Indirizzo logico:numero di pagina =2, offset =100
* Voce della tabella della pagina per pagina numero 2:numero di frame =5, bit presente =1
* Dimensione del frame =1024 byte
L'indirizzo fisico sarebbe:(numero di frame * dimensione del frame) + offset =(5 * 1024) + 100 =5224
Variazioni e complicazioni:
* Segmentazione: Un altro schema di gestione della memoria utilizza segmenti anziché pagine. La segmentazione fornisce un modo diverso per organizzare la memoria, spesso utilizzato insieme al paging.
* Translation LookAside Buffer (TLB): Per accelerare la traduzione dell'indirizzo, una cache chiamata TLB Stores ha recentemente usato le voci della tabella di pagina.
* Tabelle di pagina multi-livello: Per spazi di indirizzo molto grandi, le tabelle di pagina sono spesso gerarchiche (ad esempio una tabella di pagina che punta ad altre tabelle di pagina).
* I/O mappato a memoria: Ad alcuni dispositivi sono accessibili utilizzando gli indirizzi di memoria. Queste mappature sono gestite dal sistema operativo e dall'hardware.
* randomizzazione del layout dello spazio degli indirizzi (ASLR): Una funzione di sicurezza che randomizza la posizione delle regioni di memoria chiave per rendere gli exploit più difficili.
In sintesi, la generazione di un indirizzo fisico è un processo complesso che coinvolge più passaggi e strutture di dati gestite dal sistema operativo. I dettagli variano in base all'architettura e al sistema operativo specifiche, ma il principio di base rimane lo stesso:mappatura degli indirizzi logici agli indirizzi fisici per protezione, efficienza e gestione della memoria.
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