A geração de um endereço físico depende fortemente do sistema de gerenciamento de memória do sistema operacional e da arquitetura do computador. Não há um único algoritmo universal. No entanto, o processo geral envolve o mapeamento de um endereço lógico (virtual) para um endereço físico. Este mapeamento é crucial porque:
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Proteção: Vários processos são executados simultaneamente e cada um precisa de seu próprio espaço de memória isolado. O uso direto de endereços físicos levaria ao caos e vulnerabilidades de segurança.
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Eficiência: Os processos podem não precisar de toda a sua memória alocada de uma só vez. O mapeamento permite o uso eficiente da RAM física.
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compartilhamento de memória: Os processos podem precisar compartilhar certas regiões de memória. O mapeamento ajuda a gerenciar esse compartilhamento com segurança.
Aqui está um detalhamento do processo, concentrando -se na abordagem mais comum usando a paginação:
1.
geração de endereço lógico: Um programa gera um endereço lógico (também chamado de endereço virtual). Este é o endereço que o programa usa, independentemente do layout da memória física. Geralmente é composto por duas partes:
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Número da página: Identifica qual página o programa está acessando.
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deslocamento: Identifica o local específico dentro dessa página.
2.
Página pesquisa de tabela: O sistema operacional usa uma estrutura de dados chamada A * Page Table * para traduzir endereços lógicos em endereços físicos. Esta tabela geralmente é multinível para eficiência no manuseio de grandes espaços de endereço. Cada entrada na tabela de páginas corresponde a uma página da memória virtual do processo. A entrada contém:
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Bit presente: Indica se a página está atualmente carregada na memória física. Caso contrário, ocorre uma falha na página *, acionando o sistema operacional para carregar a página do armazenamento secundário (como um disco rígido).
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Número do quadro: O número do quadro de memória física (um bloco contíguo da memória física) onde a página reside.
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bits de proteção: Especifique os direitos de acesso (leia, escreva, execute).
3.
Cálculo de endereço físico: A entrada da tabela da página para o número da página fornecida está localizada. Se o bit presente estiver definido, o endereço físico será calculado concatenando:
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Número do quadro (da tabela de páginas): Isso indica o endereço inicial da página na memória física.
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deslocamento (do endereço lógico): Este é o mesmo deslocamento dentro da página.
4.
Endereço físico: A concatenação resultante é o endereço físico usado para acessar o local da memória.
Exemplo (simplificado): Digamos:
* Endereço lógico:Número da página =2, deslocamento =100
* Página Tabela Entrada para a página Número 2:Número do quadro =5, Bit presente =1
* Tamanho do quadro =1024 bytes
O endereço físico seria:(número do quadro * tamanho do quadro) + deslocamento =(5 * 1024) + 100 =5224
Variações e complicações: *
Segmentação: Outro esquema de gerenciamento de memória usa segmentos em vez de páginas. A segmentação fornece uma maneira diferente de organizar a memória, geralmente usada em conjunto com a paginação.
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Tradução Lookaside Buffer (TLB): Para acelerar a tradução do endereço, um cache chamado de lojas TLB usou recentemente entradas da tabela de páginas.
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tabelas de página de vários níveis: Para espaços de endereço muito grandes, as tabelas de página geralmente são hierárquicas (por exemplo, uma mesa de página apontando para outras tabelas de página).
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E/S mapeada de memória: Alguns dispositivos são acessados usando endereços de memória. Esses mapeamentos são tratados pelo sistema operacional e hardware.
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Layout do espaço de endereço (ASLR): Um recurso de segurança que randomiza a localização das regiões de memória -chave para tornar as explorações mais difíceis.
Em resumo, a geração de um endereço físico é um processo complexo que envolve várias etapas e estruturas de dados gerenciadas pelo sistema operacional. Os detalhes variam de acordo com a arquitetura específica e o sistema operacional, mas o princípio principal permanece o mesmo:mapeando endereços lógicos para endereços físicos para proteção, eficiência e gerenciamento de memória.
