¿Qué es una unidad de gestión de memoria?

El hardware de la computadora responsable de administrar el sistema de memoria de la computadora se denomina unidad de administración de memoria (MMU). Este componente sirve como un búfer entre la CPU y la memoria del sistema. Las funciones realizadas por la unidad de administración de memoria generalmente se pueden dividir en tres áreas: administración de memoria de hardware, administración de memoria del sistema operativo y administración de memoria de la aplicación. Aunque la unidad de gestión de memoria puede ser un componente de chip separado, generalmente está integrada en la unidad central de procesamiento (CPU).

En general, el hardware asociado con la administración de memoria incluye memoria de acceso aleatorio (RAM) y cachés de memoria. RAM es el compartimento de almacenamiento físico que se encuentra en el disco duro. Es el área de almacenamiento principal de la computadora donde se leen y escriben los datos. Las memorias caché se utilizan para guardar copias de ciertos datos de la memoria principal. La CPU accede a esta información almacenada en la memoria caché, lo que ayuda a acelerar el tiempo de procesamiento.

Cuando la memoria física, o RAM, se queda sin espacio en la memoria, la computadora usa automáticamente la memoria virtual del disco duro para ejecutar el programa solicitado. La unidad de administración de memoria asigna memoria del sistema operativo a varias aplicaciones. El área de dirección virtual, que se encuentra dentro de la unidad central de procesamiento, está compuesta por un rango de direcciones que se dividen en páginas. Las páginas son bloques de almacenamiento secundarios de igual tamaño. El proceso de paginación automatizado permite que el sistema operativo utilice el espacio de almacenamiento disperso en el disco duro.

En lugar de que el usuario reciba un mensaje de error de que no hay suficiente memoria, la MMU indica automáticamente al sistema que cree suficiente memoria virtual para ejecutar la aplicación. El espacio contiguo de memoria virtual se crea a partir de un grupo de bloques de memoria virtual de igual tamaño para ejecutar la aplicación. Esta característica es una clave importante para hacer que este proceso funcione de manera efectiva y eficiente porque no se requiere que el sistema cree una porción de memoria virtual para manejar los requisitos del programa. La creación de varios tamaños de espacio de memoria para acomodar programas de diferentes tamaños causa un problema conocido como fragmentación. Esto podría llevar a la posibilidad de no tener suficiente espacio libre para programas más grandes cuando el espacio total disponible es realmente suficiente.

La gestión de la memoria de la aplicación implica el proceso de asignación de la memoria requerida para ejecutar un programa desde los recursos de memoria disponibles. En sistemas operativos más grandes, se pueden ejecutar muchas copias de la misma aplicación. La unidad de administración de memoria a menudo asigna a una aplicación la dirección de memoria que mejor se adapta a sus necesidades. Es más sencillo asignar a estos programas las mismas direcciones. Además, la unidad de administración de memoria puede distribuir recursos de memoria a los programas según sea necesario. Cuando se completa la operación, la memoria se recicla para su uso en otro lugar.

Uno de los principales desafíos para la unidad de administración de memoria es detectar cuándo los datos ya no son necesarios y pueden descartarse. Esto libera memoria para usar en otros procesos. La gestión de memoria automática y manual se ha convertido en un campo de estudio separado debido a este problema. La administración de memoria ineficiente presenta un problema importante cuando se trata del rendimiento óptimo de los sistemas informáticos.