El paging y la segmentation son dos maneras de organizar un espacio de direcciones virtual; los sistemas modernos son abrumadoramente basados en paging (a veces con una fina capa de segmentation encima).
La memoria virtual y la física se dividen en y de tamaño fijo (normalmente 4 KB). Una mapea página virtual → frame físico. Una dirección se divide en un (un índice en la tabla) y un :
virtual address = [ page number | offset ]
│ │
page table[page] = frame │
▼ ▼
physical address = [ frame | offset ]
Las page tables son grandes, así que son multinivel (multi-level) (un árbol) o hasheadas, y las recorre (walk) la MMU hardware.
Recorrer una page table multinivel en cada acceso a memoria sería paralizante. La TLB (Translation Lookaside Buffer) es una cache pequeña y rápida de traducciones virtual→física recientes dentro de la CPU:
CPU needs addr → TLB hit? ── yes ──▶ get frame immediately (~1 cycle)
│
└── no (TLB miss) → walk the page table, fill the TLB (slower)
Las tasas de TLB hit son normalmente >99%; un miss es costoso, por lo que la spatial locality (localidad espacial) y características como las huge pages (2 MB — menos entradas para cubrir la misma RAM) importan para el rendimiento.
Si la entrada de la page table dice que la página no está en RAM (o se violan sus bits de protección), la MMU lanza un trap de page fault. El OS lo gestiona: carga la página desde disco (un fault major), rellena con ceros una página nueva, o copy-on-write. Un page fault que llega a disco cuesta millones de ciclos — de ahí que mantener el working set en RAM importe.
La segmentation divide la memoria por unidad lógica — code, data, stack — en segments de tamaño variable, direccionados como [segment selector | offset]. Mapea de forma natural a la estructura del programa pero sufre fragmentación externa (external fragmentation) (huecos de tamaño variable). La segmentation pura es en gran parte histórica; x86 conserva una forma vestigial, pero Linux la aplana y se apoya en el paging.
El paging, la TLB y los page faults son donde la "memoria virtual" se encuentra con el rendimiento real. Los entrevistadores usan esto para comprobar si conectas las abstracciones con el coste hardware: por qué las huge pages reducen los TLB misses, por qué una tormenta de page faults hunde la latencia, y por qué los patrones de acceso amables con la cache/TLB corren rápido. Es también un trasfondo esencial para los memory-mapped files, el copy-on-write y el thrashing.
Una biblioteca de preguntas de entrevista de IT con respuestas detalladas — de Junior a Senior.
Donar