ADMINISTRACION DE LA MEMORIA. En memoria 1 solo proceso Desventajas:

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1 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 S.O. en RAM En memoria 1 solo proceso Desventajas: - 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

2 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 buscar en la cola de entrada el trabajo más grande que se ajuste a la partición recién liberada Solución un trabajo no puede ser excluido más de x veces REASIGNACION inconveniente de la multiprogramación - Se debe conocer la dirección de inicio del programa Dirección absoluta = dirección relativa + registro BASE PROTECCIÓN inconveniente de entornos multiusuarios - Registro BASE - Registro LIMITE FRAGMENTACION INTERNA FRAGMENTACION EXTERNA

3 INTERCAMBIO Cantidad de usuarios excede la capacidad de la memoria Guardar los procesos en exceso en el disco MULTIPROGRAMACIÓN CON PARTICIONES VARIABLES - Particiones Variables el nro. y tamaño de procesos varía en forma dinámica - Las particiones se adaptan al tamaño de los procesos Inconveniente complejidad en la asignación y liberación se debe llevar un registro de la memoria necesidad de realizar COMPACTACION 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

4 Administración de la Memoria con MAPA DE BITS La memoria se divide en UNIDADES DE ASIGNACIÓN A cada unidad de asignación le corresponde un bit Bit = 0 unidad libre Bit = 1 unidad ocupada Tamaño de la unidad de asignación? Fragmentación? Unidad pequeña mapa de bits grande Unidad grande mapa de bits pequeño El tamaño del Mapa de Bits? De qué depende? Ejemplo:

5 Administración de la Memoria con LISTAS ENLAZADAS Registro de la memoria con una lista enlazada Un segmento puede ser un Proceso o un Hueco Segmento P 20 5 P = proceso Dirección Longitud Puntero al H = hueco comienzo próximo segmento Liberación de Memoria Antes que X termine Después que X termine A X B se convierte en A B A X se convierte en A X B se convierte en B X se convierte en Algoritmos de Asignación de Memoria: a) Primer Ajuste b) Siguiente Ajuste c) El que mejor ajusta d) El que peor ajusta e) Ajuste rápido

6 MEMORIA VIRTUAL RAM parte 1 parte 1 parte 2 parte 2 parte 3 parte 4 parte 3 parte 5 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 se incrementa el grado de multiprogramación Desventaja S.O. más complejos y costosos Técnicas paginación segmentación

7 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

8 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

9 FUNCIONAMIENTO INTERNO DE LA MMU Dirección virtual Nro. de pág. Ajuste Dirección Virtual Entrada = bits 12 bits Dirección física Salida = Tabla de página: asocia páginas virtuales con marcos es una función que tiene como argumento el nro. de página virtual y como resultado el nro. del marco físico

10 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 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

11 ALGORITMO DE REEMPLAZO DE PAGINAS SEGÚN EL USO NO TAN RECIENTE (NRU) Cada entrada en la tabla de páginas tiene dos bits de estado: R (referencia) M (modificación) Los bits se actualizan en cada referencia a la memoria Fallo de página 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 se elimina la página más antigua Inconveniente se pueden extraer páginas de mucho uso! Pág. más antigua pág. más nueva

12 ALGORITMO DE REEMPLAZO DE PAGINAS DE LA SEGUNDA OPORTUNIDAD Solución al algoritmo FIFO analizar el bit R Si R = 0 se retira la página de la memoria Si R = 1 se limpia el bit R y la página se coloca al final de la lista Pág. más antigua pág. más nueva no R=0 si si R=0 M=1 Actualizo el disco Coloco pág. al final 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

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

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

15 ASPECTOS DE IMPLANTACIÓN Cerradura de páginas en memoria Objetivo que no se eliminen de la memoria páginas que están realizando operaciones de E/S Política global puede extraer una pág. relacionada con la E/S Solución 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 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) se graba en disco

16 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 Segmento 2 Segmento 3 Tabla Texto Constantes Llamadas De fuente a la pila símbolos 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