Error del autobús

El software ordena a la CPU que lea o escriba en una dirección de memoria física específica . En consecuencia, la CPU establece esta dirección física en su bus de direcciones y solicita a todo el hardware conectado a ella que responda con los resultados, si responden para esta dirección específica. Si ningún otro hardware responde, la CPU genera una excepción , indicando que la dirección física solicitada no es reconocida por todo el sistema informático. Cabe destacar que esto solo se aplica a las direcciones de memoria física . Intentar acceder a una dirección de memoria virtual no definida generalmente se considera un fallo de segmentación en lugar de un error de bus, aunque si la MMU es independiente, el procesador no puede distinguir la diferencia.

La mayoría de las CPU son direccionables por bytes , donde cada dirección de memoria única se refiere a un byte de 8 bits . La mayoría de las CPU pueden acceder a bytes individuales desde cada dirección de memoria, pero generalmente no pueden acceder a unidades más grandes (16 bits, 32 bits, 64 bits, etc.) sin que estas unidades estén " alineadas " a un límite específico (la plataforma x86 es una excepción notable).

Por ejemplo, si los accesos a varios bytes deben estar alineados a 16 bits, las direcciones (expresadas en bytes) en 0, 2, 4, 6, etc., se considerarían alineadas y, por lo tanto, accesibles, mientras que las direcciones 1, 3, 5, etc., se considerarían no alineadas. De manera similar, si los accesos a varios bytes deben estar alineados a 32 bits, las direcciones 0, 4, 8, 12, etc., se considerarían alineadas y, por lo tanto, accesibles, y todas las direcciones intermedias se considerarían no alineadas. Intentar acceder a una unidad mayor que un byte en una dirección no alineada puede provocar un error de bus.

Algunos sistemas pueden tener una combinación de estos dependiendo de la arquitectura que se utilice. Por ejemplo, para el hardware basado en el mainframe IBM System/360 , incluidos IBM System z , Fujitsu B8000, RCA Spectra y UNIVAC Series 90 , las instrucciones deben estar en un límite de 16 bits, es decir, las direcciones de ejecución deben comenzar en un byte par. Los intentos de saltar a una dirección impar dan como resultado una excepción de especificación. ^{[ 1 ]} Sin embargo, los datos pueden recuperarse de cualquier dirección en la memoria y pueden ser de un byte o más, dependiendo de la instrucción.

Generalmente, las CPU acceden a los datos ocupando todo el ancho de su bus de datos en todo momento. Para direccionar bytes, acceden a la memoria ocupando todo el ancho de su bus de datos, luego aplican máscaras y desplazamientos para direccionar el byte individual. Los sistemas toleran este algoritmo ineficiente, ya que es una característica esencial para la mayoría del software, especialmente para el procesamiento de cadenas . A diferencia de los bytes, las unidades más grandes pueden abarcar dos direcciones alineadas y, por lo tanto, requerirían más de una lectura en el bus de datos. Si bien es posible que las CPU admitan esto, esta funcionalidad rara vez se requiere directamente a nivel de código máquina , por lo que los diseñadores de CPU normalmente evitan implementarla y, en su lugar, generan errores de bus para el acceso a memoria no alineada.

FreeBSD , Linux y Solaris pueden señalar un error de bus cuando no se pueden paginar páginas de memoria virtual , por ejemplo, porque ha desaparecido (por ejemplo, al acceder a un archivo mapeado en memoria o al ejecutar una imagen binaria que se ha truncado mientras se ejecutaba el programa), ^{[ 2 ]} o porque no se puede asignar físicamente un archivo mapeado en memoria recién creado , porque el disco está lleno.

En la arquitectura x86 existe un mecanismo de gestión de memoria antiguo conocido como segmentación . Si la aplicación carga un registro de segmento con el selector de un segmento inexistente (lo cual, en sistemas operativos compatibles con POSIX, solo se puede hacer con lenguaje ensamblador ), se genera una excepción. Algunos sistemas operativos lo utilizaban para el intercambio de memoria, pero en Linux esto genera una señal SIGBUS.