Memoria
- 2. Administración de Memoria Un sistemas de administración de memoria se pueden clasificar en dos tipos: los que desplazan los procesos de la memoria principal al disco y viceversa durante la ejecución y los que no. El propósito principal de una computadora es el de ejecutar programas, estos programas, junto con la información que accesan deben de estar en la memoria principal (al menos parcialmente) durante la ejecución. Para optimizar el uso del CPU y de la memoria, el sistema operativo debe de tener varios procesos a la vez en la memoria principal, para lo cual dispone de varias opciones de administración tanto del procesador como de la memoria. La selección de uno de ellos depende principalmente del diseño del hardware para el sistema. A continuación se observarán los puntos correspondientes a la administración de la memoria.
- 3. INTERCAMBIO El objetivo del intercambio es dar cabida a la ejecución de mas aplicaciones de las que pueden residir simultáneamente en la memoria del sistema: Consiste en trasladar el código y los datos de un proceso completo de memoria al sistema de almacenamiento secundario , para cargar otro previamente almacenado, no permite a un proceso utilizar mas memoria RAM de la que realmente existe en el sistema. Durante el intercambio un proceso puede ser sacado temporalmente de memoria y llevado a un lugar especial del disco y posteriormente vuelto a memoria y continuada su ejecución.. Asignación Contigua La memoria principal normalmente se divide en dos particiones: Sistema operativo residente, normalmente en la parte baja de memoria con los vectores de interrupción. Procesos de usuario en la parte alta. Asignación de partición simple: Puede utilizarse un esquema de registro de relocalización y limite para proteger un proceso de usuario de otro y de cambios del código y datos del sistema operativo .
- 4. Asignación de particiones múltiples Bloques de distintos tamaños están distribuidos en memoria , cuando llega un proceso se le asigna un hueco suficientemente grande para acomodarle. El sistema operativo debe tener información sobre: Particiones asignadas Particiones libres (huecos) Asignación de partición dinámica El proceso de compactación es una instancia particular del problema de asignación de memoria dinámica, el cual es el cómo satisfacer una necesidad de tamaño n con una lista de huecos libres. Existen muchas soluciones para el problema. El conjunto de huecos es analizado para determinar cuál hueco es el más indicado para asignarse.
- 5. PAGINACION Es una técnica de manejo de memoria, en la cual el espacio de memoria se divide en secciones físicas de igual tamaño, denominadas marcos de página. Los programas se dividen en unidades lógicas, denominadas páginas, que tienen el mismo tamaño que los marcos de páginas. De esta forma, se puede cargar una página de información en cualquier marco de página. Las páginas sirven como unidad de almacenamiento de información y de transferencia entre memoria principal y memoria auxiliar o secundaria. Cada marco se identifica por la dirección de marco, que esta en la posición física de la primera palabra en el marco de página. Una dirección virtual a es equivalente a una dirección dada como una dupla (p, d), en la cual p es el número de la página y d el número de la palabra dentro de la página, de acuerdo con la relación: a=p*z+d (0<=d<z) p=(a/z) (parte entera de la division) d=a mod z (resto de divisor a/z)
- 6. En las maquinas que usan aritmética binaria, el calculo de (p, d) es trivial, si z es potencia de 2. Por ejemplo, si el campo de direcciones de la instrucción es de m bits (m>6), los cuatro bits mas significativos indican el numero de la pagina y los m-4 bits restantes, el desplazamiento. Para tener el control de las páginas, debe mantenerse una tabla en memoria que se denomina tabla de Mapas de Pagina (PMT) para cada uno de los procesos. Hasta ahora, los métodos que hemos visto de la administración de la memoria principal, nos han dejado con un problema: fragmentación, (huecos en la memoria que no pueden usarse debido a lo pequeño de su espacio) lo que nos provoca un desperdicio de memoria principal. Al utilizar la memoria virtual, las direcciones no pasan en forma directa al bus de memoria, sino que van a una unidad administradora de la memoria (MMU –Memory Management Unit). Estas direcciones generadas por los programas se llaman direcciones virtuales y conforman el hueco de direcciones virtuales. Este hueco se divide en unidades llamadas páginas. Las unidades correspondientes en la memoria física se llaman marcos para página o frames. Las páginas y los frames tienen siempre el mismo tamaño.
- 7. Características de la paginación: El espacio de direcciones lógico de un proceso puede ser no contiguo. Se divide la memoria física en bloques de tamaño fijo llamados marcos (frames). Se divide la memoria en bloques de tamaño llamados paginas. Se mantiene información en los marcos libres. Para correr un programa de n paginas de tamaño, se necesitan encontrara n marcos y cargar el programa. Se establece una tabla de paginas para trasladar las direcciones lógicas a físicas. Se produce fragmentación interna. Ventajas de la paginación Es posible comenzar a ejecutar un programa, cargando solo una parte del mismo en memoria, y el resto se cargara bajo la solicitud. No es necesario que las paginas estén contiguas en memoria, por lo que no se necesitan procesos de compactación cuando existen marcos de paginas libres dispersos en la memoria. Es fácil controlar todas las páginas, ya que tienen el mismo tamaño.
- 8. Desventajas de la paginación • El costo de hardware y software se incrementa, por la nueva información que debe manejarse y el mecanismo de traducción de direcciones necesario. Se consume mucho mas recursos de memoria, tiempo en el CPU para su implantación. • Se deben reservar áreas de memoria para las PMT de los procesos. Al no ser fija el tamaño de estas, se crea un problema semejante al de los programas • Aparece el problema de fragmentación interna. Así, si se requieren 5K para un programa, pero las paginas son de 4K, deberán asignárseles 2 paginas (8k), con lo que quedan 3K sin utilizar.
- 9. SEGMENTACION Es un esquema de manejo de memoria mediante el cual la estructura del programa refleja su división lógica; llevándose a cabo una agrupación lógica de la información en bloques de tamaño variable denominados segmentos. Cada uno de ellos tienen información lógica del programa: subrutina, arreglo, etc. Luego, cada espacio de direcciones de programa consiste de una colección de segmentos, que generalmente reflejan la división lógica del programa. La segmentación permite alcanzar los siguientes objetivos: *Modularidad de programas: cada rutina del programa puede ser un bloque sujeto a cambios y recopilaciones, sin afectar por ello al resto del programa. Estructuras de datos de largo variable: ejm. Stack, donde cada estructura tiene su propio tamaño y este puede variar. *Protección: se puede proteger los módulos del segmento contra accesos no autorizados. *Comparición: dos o más procesos pueden ser un mismo segmento, bajo reglas de protección; aunque no sean propietarios de los mismos. *Enlace dinámico entre segmentos: puede evitarse realizar todo el proceso de enlace antes de comenzar a ejecutar un programa. Los enlaces se establecerán solo cuando sea necesario.
- 10. Ventajas de la segmentación • Es fácil el compartir segmentos. • Es posible que los segmentos crezcan dinámicamente según las necesidades del programa en ejecución. • Existe la posibilidad de definir segmentos que aun no existan. Así, no se asignara memoria, sino a partir del momento que sea necesario hacer usos del segmento. Un ejemplo de esto, serian los arreglos cuya dimensión no se conoce hasta tanto no se comienza a ejecutar el programa. En algunos casos, incluso podría retardar la asignación de memoria hasta el momento en el cual se referencia el arreglo u otra estructura de dato por primera vez. Desventajas de la segmentación • Hay un incremento en los costos de hardware y de software para llevar a cabo la implantación, así como un mayor consumo de recursos: memoria, tiempo de CPU, etc. • Debido a que los segmentos tienen un tamaño variable se pueden presentar problemas de fragmentación externas, lo que puede ameritar un plan de reubicación de segmentos en memoria principal. • Se complica el manejo de memoria virtual, ya que los discos almacenan la información en bloques de tamaños fijos, mientras los segmentos son de tamaño variable. Esto hace necesaria la existencia de mecanismos más costosos que los existentes para paginación.