Gli indirizzi virtuali sono gli indirizzi utilizzati dai programmi, mentre gli indirizzi fisici sono le posizioni effettive nella RAM in cui vengono archiviati i dati. Questa traduzione è essenziale per diversi motivi:
1. Protezione: Ogni processo viene eseguito nel proprio spazio di indirizzi virtuali, impedendo a un processo di interferire con un altro.
2. Efficienza: I processi possono essere caricati e scaricati in memoria senza influire su altri processi, massimizzando l'utilizzo della memoria.
3. Flessibilità: Lo stesso indirizzo virtuale può indicare diversi indirizzi fisici, consentendo l'allocazione dinamica della memoria.
ecco come funziona la traduzione virtuale a quelli fisici:
1. Unità di gestione della memoria (MMU): Questo componente hardware è responsabile del processo di traduzione. Utilizza una tabella di pagina per mappare gli indirizzi virtuali sugli indirizzi fisici.
2. Tabella della pagina: Questa tabella è una struttura di dati che memorizza mappature tra indirizzi virtuali e fisici. Ogni voce nella tabella pagina rappresenta una pagina In memoria, che è un'unità di dimensioni fisse (in genere 4kb).
3. Decomposizione dell'indirizzo virtuale: L'indirizzo virtuale è diviso in due parti:
* Numero di pagina: Identifica la pagina contenente i dati desiderati.
* Offset: Identifica la posizione dei dati all'interno della pagina.
4. Pagina Tabella Lookup: La MMU utilizza il numero di pagina per individuare la voce corrispondente nella tabella di pagina. Questa voce contiene l'indirizzo fisico della pagina in memoria.
5. Calcolo dell'indirizzo fisico: L'indirizzo fisico viene calcolato combinando l'indirizzo della pagina fisica dalla tabella della pagina con l'offset dall'indirizzo virtuale.
Esempio:
* Indirizzo virtuale: 0x12345678
* Dimensione della pagina: 4kb (4096 byte)
* Numero di pagina: 0x12345 (calcolato dividendo l'indirizzo virtuale per dimensione della pagina)
* Offset: 0x678 (la parte rimanente dell'indirizzo virtuale)
La MMU cerca il numero di pagina (0x12345) nella tabella della pagina e trova l'indirizzo di pagina fisico corrispondente, dire 0xabcdef00.
* Indirizzo fisico: 0xabcdef00 + 0x678 =0xabcdef678
Ulteriori dettagli:
* Tabelle di pagina multi-livello: Per migliorare l'efficienza per spazi di indirizzi più grandi, le tabelle di pagina possono essere gerarchiche, con più livelli.
* Translation LookAside Buffer (TLB): La MMU utilizza spesso una cache chiamata TLB per archiviare le traduzioni usate di recente. Ciò accelera la traduzione dell'indirizzo evitando le ricerche di tabella di pagina ripetute.
* Memoria virtuale: Il concetto di spazio degli indirizzi virtuali consente l'uso della memoria virtuale, in cui i dati possono essere archiviati durante l'archiviazione secondaria (come il disco rigido) e scambiati nella RAM secondo necessità.
Comprendere questo processo è fondamentale per comprendere come i sistemi operativi gestiscono la memoria e come i programmi accedono ai dati in RAM.
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