La memoria virtual (virtual memory) da a cada proceso la ilusión de tener su propio bloque privado y contiguo de direcciones de memoria (desde 0 hasta un máximo grande), sin importar cuánta RAM física exista realmente ni dónde residan de verdad los datos. El OS y la MMU (Memory Management Unit) de la CPU traducen estas direcciones virtuales a direcciones físicas sobre la marcha.
La memoria se divide en pages de tamaño fijo (normalmente 4 KB). Una page table por proceso mapea cada página virtual a un frame físico:
Virtual address space Page table Physical RAM
(per process) (shared)
┌──────────┐ page 0 ─────────▶ frame 5 ───────────▶ ┌────────┐ frame 5
│ page 0 │ │ │
│ page 1 │ page 1 ─────────▶ frame 2 ───────────▶ ├────────┤ frame 2
│ page 2 │ page 2 ─────────▶ (on disk) swap-in ──▶ │ │
│ ... │ └────────┘
└──────────┘
fork) puede mapearse en varios procesos.Si un proceso toca una página que no está en RAM, la MMU dispara un page fault y el OS la carga (desde disco, o rellena con ceros una página nueva).
La memoria virtual sustenta casi todo sobre cómo los programas usan la RAM: el aislamiento de procesos, por qué fork es rápido (copy-on-write), por qué funciona un memory-mapped file, y por qué un programa puede reservar gigabytes que no están respaldados por memoria real hasta que se tocan. Entender las páginas y la traducción de direcciones es la puerta de entrada a los temas más profundos de TLBs, page faults y thrashing.
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