ADMINISTRACION DE LA MEMORIA Función del Administrador de Memoria Registra qué parte de memoria está libre y ocupada Asigna y libera espacio en memoria a los procesos Administra el intercambio entre la memoria y el disco

MONOPROGRAMACION

Programa del usuario

En memoria à 1 solo proceso Desventajas:

S.O. en RAM

-

Se ejecuta un proceso por vez Se asigna memoria, no se libera Baja utilización de la memoria Baja utilización del procesador

MULTIPROGRAMACIÓN Análisis de sistemas con Multiprogramación

Grado de multiprogramación

MULTIPROGRAMACION CON PARTICIONES FIJAS § Se divide la memoria en “n” partes de distinto tamaño § Se carga un proceso y permanece en memoria hasta que finaliza § Variantes: - Particiones fijas con colas de entrada independientes - Particiones fijas con cola de entrada UNICA partición 4

partición 4 cola única

partición 3

partición 3

partición 2

partición 2

partición 1

partición 1

§ Algoritmo à buscar en la cola de entrada el trabajo más grande que se ajuste a la partición recién liberada § Solución à un trabajo no puede ser excluido más de “x” veces REASIGNACION à inconveniente de la multiprogramación - Se debe conocer la dirección de inicio del programa Dirección absoluta = dirección relativa + registro BASE

PROTECCIÓN à inconveniente de entornos multiusuarios - Registro BASE FRAGMENTACION INTERNA

- Registro LIMITE FRAGMENTACION EXTERNA

INTERCAMBIO Cantidad de usuarios excede la capacidad de la memoria

Guardar los procesos en exceso en el disco

MULTIPROGRAMACIÓN CON PARTICIONES VARIABLES - Particiones Variables à el nro. y tamaño de procesos varía en forma dinámica - Las particiones se adaptan al tamaño de los procesos Inconveniente à complejidad en la asignación y liberación à se debe llevar un registro de la memoria à necesidad de realizar COMPACTACION à ¿cuánta memoria asignar al proceso? - Variantes de administración con Particiones Variables: § Administración de memoria con MAPA DE BITS § Administración de memoria con LISTAS ENLAZADAS § Administrac. de memoria con SISTEMA COMPAÑERO

Administración de la Memoria con MAPA DE BITS La memoria se divide en UNIDADES DE ASIGNACIÓN A cada unidad de asignación à le corresponde un bit Bit = 0 à unidad libre

Bit = 1 à unidad ocupada

¿Tamaño de la unidad de asignación? ¿Fragmentación? Unidad pequeña à mapa de bits grande Unidad grande à mapa de bits pequeño ¿El tamaño del Mapa de Bits? ¿De qué depende? Ejemplo:

Administración de la Memoria con LISTAS ENLAZADAS Registro de la memoria à con una lista enlazada Un segmento puede ser un Proceso o un Hueco Segmento P P = proceso H = hueco

Dirección comienzo

20

5 Longitud

Puntero al próximo segmento

Liberación de Memoria Antes que X termine A

X

A

X X X

B

B

Después que X termine se convierte en

A

se convierte en

A

se convierte en se convierte en

Algoritmos de Asignación de Memoria: a) b) c) d) e)

Primer Ajuste Siguiente Ajuste El que mejor ajusta El que peor ajusta Ajuste rápido

B

B

MEMORIA VIRTUAL

RAM parte 1 parte 2

parte 1 parte 2 parte 3 parte 4 parte 5

parte 3 parte 4 parte 5

Programa

Disco

§ El programa se divide en segmentos o páginas y se almacena una parte en memoria y el resto en disco § Ventaja

à

se

incrementa

el

grado

multiprogramación § Desventaja à S.O. más complejos y costosos § Técnicas à paginación à segmentación

de

PAGINACION § Se divide el programa en páginas de igual tamaño § Algunas se almacenan en memoria, otras en disco § Se simula que se posee más memoria física Memoria Virtual (páginas)

Memoria física (marcos)

Tamaño de páginas = tamaño de marcos MMU (Unidad de Administración de memoria) Chip o conjunto de chips que asocian direcciones virtuales con direcciones físicas de la memoria

Ejemplo: Tamaño de Marcos = 4 kb Tamaño de Páginas = 4 kb Hueco de direcciones virtuales = 64 kb Memoria física = 32 kb

¿Se puede transferir media página?

FALLO DE PAGINA: cuando un programa intenta utilizar una página que no está cargada en la memoria principal Solución del fallo de página

INTERCAMBIO

FUNCIONAMIENTO INTERNO DE LA MMU Dirección virtual

Nro. de pág. 4 bits

Ajuste 12 bits

Dirección Virtual Entrada = 8196

Dirección física Salida = 24580

Tabla de página: à asocia páginas virtuales con marcos à es una función que tiene como argumento el nro. de página virtual y como resultado el nro. del marco físico

ALGORITMOS DE REEMPLAZO DE PAGINAS § Alg. de reemplazo de pág. OPTIMO § Alg. de reemplazo de pág. según el uso NO tan reciente (NRU) § Alg. de reemplazo de pág. Primero entra, primero sale § Alg. de reemplazo de pág. de la Segunda Oportunidad § Alg. de reemplazo de pág. del Reloj § Alg. de reemplazo de pág. la de menor uso reciente (LRU)

ALGORITMO DE REEMPLAZO DE PAGINAS OPTIMO § Es el mejor algoritmo à imposible de implementar § Se elimina de la memoria la página que será referenciada dentro de MUCHAS intrucciones § Se utiliza para evaluar el resto de algoritmos

ALGORITMO DE REEMPLAZO DE PAGINAS SEGÚN EL USO NO TAN RECIENTE (NRU) § Cada entrada en la tabla de páginas tiene dos bits de estado: à R (referencia) à M (modificación) § Los bits se actualizan en cada referencia a la memoria § Fallo de página à el S.O. inspecciona las pág. y las divide en 4 categorías, según los valores de R y M Clase 0 Clase 1 Clase 2 Clase 3

No referencia – No modificación No referencia – Si modificación Si referencia – No modificación Si referencia – Si modificación

ALGORITMO DE REEMPLAZO DE PAGINAS PRIMERO EN ENTRAR, PRIMERO EN SALIR (FIFO) Las páginas se retiran de la memoria según el orden de llegada Fallo de página à se elimina la página más antigua Inconveniente à se pueden extraer páginas de mucho uso! Pág. más antigua 1

2

pág. más nueva 3

4

5

ALGORITMO DE REEMPLAZO DE PAGINAS DE LA SEGUNDA OPORTUNIDAD Solución al algoritmo FIFO à analizar el bit R Si R = 0 à se retira la página de la memoria Si R = 1 à se limpia el bit R y la página se coloca al final de la lista Pág. más antigua 1

pág. más nueva

2

3

4

5

si R=0 no si R=0 Coloco pág. al final

M=1

Actualizo el disco

Elimino la página

ALGORITMO DE REEMPLAZO DE PAGINAS DEL RELOJ Algoritmo más utilizado Las páginas se mantienen en una lista CIRCULAR Similar al algoritmo de segunda oportunidad, sólo difiere en su implementación física de la lista

ALGORITMO DE REEMPLAZO DE PAGINAS DE MENOR USO RECIENTE (LRU) § Las páginas más usadas à PROBABLEMENTE se usarán de nuevo § Fallo de página à se elimina la página que no fue utilizada desde hace mucho tiempo § Algoritmo LRU en Hardware: - Máquina con “n” marcos à matriz de n x n - En cada referencia à Activa los bits de la fila K Desactiva los bits de la columna K Ejemplo:

Referencias 0 1 2 3 2 1 0 3 2 3

MODELO DEL CONJUNTO DE TRABAJO Carga de un proceso à gran cantidad de fallos de página Paginación con demanda à las páginas se cargan sólo cuando hacen falta Conjunto de trabajo à es el conj. de pág. que utiliza un proceso en un momento determinado Catástrofe à muchos fallos de página con un bajo nro. de Instrucciones ejecutadas PREPAGINACION à cargar las pág. del proceso antes que comience a ejecutarse Modelo del conj. de trabajo: llevar el registro del conj. de trabajo de los procesos y garantizar su prepaginación Objetivo à reducir los fallos de página (consumo de CPU) POLÍTICAS DE ASIGNACIÓN LOCALES VS. GLOBALES Fallo de página à ¿Cuál página se extrae? Política local à elegir una página del mismo proceso à asignación fija de memoria para el proceso Política global à elegir una página entre todas las páginas de la memoria à asignación dinámica de memoria ¿Qué política elegir? ¿Y si varía el conj. de trabajo?

ASPECTOS DE IMPLANTACIÓN Cerradura de páginas en memoria Objetivo à que no se eliminen de la memoria páginas que están realizando operaciones de E/S Política global à puede extraer una pág. relacionada con la E/S Solución à cerrar las páginas relacionadas con E/S Almacenamiento de respaldo Se reserva un espacio de disco para el intercambio de páginas Area de intercambio de un proceso à tabla de procesos Demonios de paginación Proceso que garantiza la existencia de suficientes marcos libres Duerme, se despierta, ejecuta un algoritmo de reemplazo de páginas y se duerme nuevamente Si la página se modificó (M=1) à se graba en disco

SEGMENTACIÓN § Se divide el programa en SEGMENTOS de longitud variable § Se dispone de dos o más espacios de direcciones virtuales independientes § Cada segmento tiene su espacio de direcciones y se procesa en forma independiente (puede crecer) Segmento 0

Segmento 1

Tabla De símbolos

Texto fuente

Segmento 2

Segmento 3

Constantes

Llamadas a la pila

Características: § § § § § §

Facilita los segmentos compartidos Permite protección Separa los datos de los programas Existencia de fragmentación externa Direccionamiento complicado Consumo de tiempo para la traducción de la dirección

Aspecto a considerar Paginación Segmentac. El programador debe saber la técnica? NO SI Cantidad de espacios de direcciones 1 Muchos Espacio de direcciones puede exceder SI SI el tamaño de la memoria física? Se distinguen los proced. De los datos? NO SI Facilita el uso de tablas variables NO SI Permite compartir y proteger informac. NO SI