La memoria principal es uno de los principales componentes del microcomputador la tuvo que pasar por un largo proceso de evolución para llegar a ser lo que es en la actualidad, gracias a la memoria principal podemos realizar utilizar múltiples operaciones simultáneamente esto se debe también en gran medida a la memoria virtual que ayuda a que la memoria principal guarde solo lainformación que es requerida y la que no lo es, sea soportada por la memoria virtual.
La memoria principal cada día perfecciona más su capacidad dealmacenamiento y su velocidad de transmisión dedatos, la cual trata de estar acorde a las nuevas exigencias del nuevo software, los cuales exigen cada día memorias con un mejor funcionamiento.
Para cumplir todos estos retos las nuevas memorias tienen que cambiar muchas veces su diseño establecido ya que a causa de una mayor transmisión de datos estas tienden a producir mayor calor las cuales necesitan estar cada vez mas alejadas y consumir una menor energía eléctrica, lo cual conlleva a una evolución de la memoria que dada día se hace mas perfectible.
Es la memoria de acceso aleatoria, la computadora utiliza la memoria de acceso aleatorio para almacenar los datos e instrucciones temporalmente, para ejecutar las tareas; de esta manera la CPU puede acceder más rápidamente a los datos e instrucciones. Es una memoria en la que se puede leer e escribir información pero esta memoria es volátil se pierde la información una ves se le deja de suministrar energía eléctrica.
La memoria empieza en la playa aunque parezca increíble, la arena de la playa contiene silicio la cual es un componente primario para la fabricación de semiconductores, la cual se derrite, se corta y se pule en wafers de silicio; en la fabricación de chips, los patrones de circuitos se imprimen una ves terminado el proceso los chips se prueban cortan, después de esto se procede a la etapa de enlace este proceso hace la conexión entres los chips y las guías de estaño o oro las pines, después se empacan en gabinetes de plástico o de de cerámica sellados.
Aquí se utiliza los componentes como el PCB, los chips de la memoria, lasresistencias y los capacitadores su proceso de fabricación es muy similar a los de los chips, se crean trazos de cobre en la superficie de la tarjeta, sistemas automatizados realizan el montaje en la superficie y perforación, se realiza lasoldadura, luego pasan por una inspección.
La memoria virtual es una técnica para proporcionar la simulación de un espacio de memoria mucho mayor que la memoria física de una máquina. Esta "ilusión" permite que los programas se hagan sin tener en cuenta el tamaño exacto de la memoria física.
La ilusión de la memoria virtual está soportada por el mecanismo de traducción de memoria, junto con una gran cantidad de almacenamiento rápido en disco duro. Así en cualquier momento el espacio de direcciones virtual hace un seguimiento de tal forma que una pequeña parte de él, está en memoria real y el resto almacenado en el disco, y puede ser referenciado fácilmente.
Debido a que sólo la parte de memoria virtual que está almacenada en la memoria principal, es accesible a la CPU, según un programa va ejecutándose, la proximidad de referencias a memoria cambia, necesitando que algunas partes de la memoria virtual se traigan a la memoria principal desde el disco, mientras que otras ya ejecutadas, se pueden volver a depositar en el disco (archivos de paginación).
La memoria virtual ha llegado a ser un componente esencial de la mayoría de los S.O actuales. Y como en un instante dado, en la memoria sólo se tienen unos pocos fragmentos de un proceso dado, se pueden mantener más procesos en la memoria. Es más, se ahorra tiempo, porque los fragmentos que no se usan no se cargan ni se descargan de la memoria. Sin embargo, el S.O debe saber cómo gestionar este esquema.
La memoria virtual también simplifica la carga del programa para su ejecución llamado reubicación, este procedimiento permite que el mismo programa se ejecute en cualquier posición de la memoria física.
En un estado estable, prácticamente toda la memoria principal estará ocupada con fragmentos de procesos, por lo que el procesador y el S.O tendrán acceso directo a la mayor cantidad de procesos posibles, y cuando el S.O traiga a la memoria un fragmento, deberá expulsar otro. Si expulsa un fragmento justo antes de ser usado, tendrá que traer de nuevo el fragmento de manera casi inmediata. Demasiados intercambios de fragmentos conducen a lo que se conoce como hiperpaginación: donde el procesador consume más tiempo intercambiando fragmentos que ejecutando instrucciones de usuario. Para evitarlo el S.O intenta adivinar, en función de la historia reciente, qué fragmentos se usarán con menor probabilidad en un futuro próximo.
Los argumentos anteriores se basan en el principio de cercanía o principio de localidad que afirma que las referencias a los datos y el programa dentro de un proceso tienden a agruparse. Por lo tanto, es válida la suposición de que, durante cortos períodos de tiempo, se necesitarán sólo unos pocos fragmentos de un proceso.
Una manera de confirmar el principio de cercanía es considerar el rendimiento de un proceso en un entorno de memoria virtual.
El principio de cercanía sugiere que los esquemas de memoria virtual pueden funcionar. Para que la memoria virtual sea práctica y efectiva, se necesitan dos ingredientes. Primero, tiene que existir un soporte de hardware y, en segundo lugar, el S.O debe incluir un software para gestionar el movimiento de páginas o segmentos entre memoria secundaria y memoria principal.
Justo después de obtener la dirección física y antes de consultar el dato en memoria principal se busca en memoria-cache, si esta entre los datos recientemente usados la búsqueda tendrá éxito, pero si falla, la memoria virtual consulta memoria principal , ó, en el peor de los casos se consulta de disco (swapping).
Memoria Virtual = Memoria Física + Area de Swapping en Disco
El término memoria virtual se asocia normalmente con sistemas que emplean paginación, aunque también se puede usar memoria virtual basada en la segmentación. El uso de la paginación en la memoria virtual fue presentado por primera vez en el computador Atlas.
Cada proceso tiene su propia tabla de páginas y cuando carga todas sus páginas en la memoria principal, se crea y carga en la memoria principal una tabla de páginas. Cada entrada de la tabla de páginas contiene el número de marco de la página correspondiente en la memoria principal. Puesto que sólo algunas de las páginas de un proceso pueden estar en la memoria principal, se necesita un bit en cada entrada de la tabla para indicar si la página correspondiente está presente (P) en la memoria principal o no. Si el bit indica que la página está en la memoria, la entrada incluye también el número de marco para esa página.
Otro bit de control necesario en la entrada de la tabla de páginas es el bit de modificación (M), para indicar si el contenido de la página correspondiente se ha alterado desde que la página se cargó en la memoria principal. Si no ha habido cambios, no es necesario escribir la página cuando sea sustituida en el marco que ocupa actualmente.
El mecanismo básico de lectura de una palabra de la memoria supone la traducción por medio de la tabla de páginas de una dirección virtual o lógica, formada por un número de página y un desplazamiento, a una dirección física que está formada por un número de marco y un desplazamiento.
Con la memoria virtual, la CPU produce direcciones virtuales que son traducidas por una combinación de hardware y software a direcciones físicas, pues pueden ser utilizadas para acceder a memoria principal. Este proceso se denomina correspondencia de memoria o traducción de direcciones. Actualmente los dos niveles de la jerarquía de memoria controlados por la memoria virtual son las DRAM y los Discos magnéticos.
Puesto que la tabla de páginas es de longitud variable, en función del tamaño del proceso, no es posible suponer que quepa en los registros.
La figura anterior sugiere una implementación en hardware de este esquema. Cuando se está ejecutando un proceso en particular, la dirección de comienzo de la tabla de páginas para este proceso se mantiene en un registro. El número de página de la dirección virtual se emplea como índice en esta tabla para buscar el número de marco correspondiente. Este se combina con la parte de desplazamiento de la dirección virtual para generar la dirección real deseada.
La mayoría de los esquemas de memoria virtual almacenan las tablas de páginas en la memoria virtual en vez de en la memoria real. Esto significa que estas tablas de páginas están también sujetas a paginación, de la misma forma que las otras páginas.
Cuando un proceso se está ejecutando, al menos una parte de su tabla de páginas debe estar en la memoria principal, incluyendo la entrada de la tabla de páginas para la página actualmente en ejecución. Algunos procesadores usan un esquema de dos niveles para organizar grandes tablas de páginas, donde hay un directorio de páginas en el que cada entrada señala a una tabla de páginas. Así pues, si la longitud del directorio de páginas es X, y la longitud máxima de una tabla de páginas es Y, un proceso puede estar formado por hasta X x Y páginas. Normalmente, la longitud máxima de una tabla de páginas está limitada a una página. Por ejemplo, el procesador Pentium utiliza este método.
Un enfoque alternativo al uso de tablas de páginas de uno o dos niveles es el uso de una estructura de tabla de páginas invertida. Con este método, la parte del número de página de una dirección virtual se traduce a una tabla de dispersión por medio de una función de dispersión simple. La tabla de dispersión contiene un puntero a la tabla de páginas invertida, que contiene a su vez las entradas de la tabla de páginas.
Con esta estructura, hay una entrada en la tabla de dispersión y en la tabla de páginas invertida por cada página de memoria real en lugar de una por cada página virtual. Así pues, se necesita una parte fija de la memoria real para las tablas, sin reparar en el número de procesos o de páginas virtuales soportados. La técnica de dispersión genera normalmente cadenas cortas, de dos a tres entradas cada una.
