O que é uma unidade de gerenciamento de memória?

O hardware do computador responsável pelo gerenciamento do sistema de memória do computador é chamado de unidade de gerenciamento de memória (MMU). Este componente serve como um buffer entre a CPU e a memória do sistema. As funções desempenhadas pela unidade de gerenciamento de memória geralmente podem ser divididas em três áreas: gerenciamento de memória de hardware, gerenciamento de memória do sistema operacional e gerenciamento de memória de aplicativos. Embora a unidade de gerenciamento de memória possa ser um componente de chip separado, ela geralmente é integrada à unidade central de processamento (CPU).

Geralmente, o hardware associado ao gerenciamento de memória inclui memória de acesso aleatório (RAM) e caches de memória. RAM é o compartimento de armazenamento físico localizado no disco rígido. É a principal área de armazenamento do computador onde os dados são lidos e gravados. Caches de memória são usados ​​para armazenar cópias de determinados dados da memória principal. A CPU acessa essas informações mantidas no cache da memória, o que ajuda a acelerar o tempo de processamento.

Quando a memória física, ou RAM, fica sem espaço na memória, o computador usa automaticamente a memória virtual do disco rígido para executar o programa solicitado. A unidade de gerenciamento de memória aloca memória do sistema operacional para vários aplicativos. A área de endereço virtual, localizada na unidade central de processamento, é composta por um intervalo de endereços divididos em páginas. As páginas são blocos de armazenamento secundário com tamanho igual. O processo automatizado de paginação permite que o sistema operacional utilize o espaço de armazenamento espalhado no disco rígido.

Em vez de o usuário receber uma mensagem de erro informando que não há memória suficiente, a MMU instrui automaticamente o sistema a criar memória virtual suficiente para executar o aplicativo. O espaço de memória virtual contíguo é criado a partir de um conjunto de blocos de tamanho igual de memória virtual para executar o aplicativo. Esse recurso é a chave principal para fazer esse processo funcionar de maneira eficaz e eficiente, porque o sistema não precisa criar um pedaço de memória virtual para lidar com os requisitos do programa. Criar vários tamanhos de espaço na memória para acomodar programas de tamanhos diferentes causa um problema conhecido como fragmentação. Isso poderia levar à possibilidade de não haver espaço livre suficiente para programas maiores quando o espaço total disponível for realmente suficiente.

O gerenciamento de memória do aplicativo envolve o processo de alocação da memória necessária para executar um programa a partir dos recursos de memória disponíveis. Em sistemas operacionais maiores, muitas cópias do mesmo aplicativo podem estar em execução. A unidade de gerenciamento de memória geralmente atribui a um aplicativo o endereço de memória que melhor se adapta às suas necessidades. É mais simples atribuir a esses programas os mesmos endereços. Além disso, a unidade de gerenciamento de memória pode distribuir recursos de memória para os programas conforme necessário. Quando a operação é concluída, a memória é reciclada para uso em outros lugares.

Um dos principais desafios da unidade de gerenciamento de memória é perceber quando os dados não são mais necessários e podem ser descartados. Isso libera memória para uso em outros processos. O gerenciamento automático e manual de memória tornou-se um campo de estudo separado por causa desse problema. O gerenciamento ineficiente de memória apresenta um problema importante quando se trata do desempenho ideal dos sistemas de computador.