Fundamentos de Sistemas Operativos Licenciatura en Administración de Tecnologías de Información y Comunicaciones

Transcripción

1 Fundamentos de Sistemas Operativos Licenciatura en Administración de Tecnologías de Información y Comunicaciones Rafael Vázquez Pérez

2 Unidad 2 Administración de la Memoria Asignación de memoria paginada (paginación) Paginación por demanda Políticas y conceptos de reemplazo de páginas Asignación de memoria segmentada (segmentación) Memoria virtual Memoria cache

3 Principios La administración de la memoria principal es crucial Desde una perspectiva histórica, el rendimiento de todo el sistema ha dependido directamente de 2 cosas: 1. La cantidad de memoria disponible 2. La manera en que se optimiza mientras se procesan los procesos.

4 Principios

5 Principios Cuando no existía la memoria virtual: Esquemas de Asignación de memoria 1. Sistemas de Usuario único 2. Particiones Fijas 3. Particiones Dinámicas 4. Dinámicas Reubicables

6 Principios La memoria el día de hoy es el centro de operaciones de todo sistema de computo. La memoria es un gran arreglo de words/ bytes El Cpu realiza los fetchs de las instrucciones desde la memoria de acuerdo al valor del program counter

7 Ciclo fetch

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9 Asignación de memoria paginada (paginación) Antes de que un proceso sea cargado en la memoria, éste es dividido en partes llamadas paginas. Estas paginas pueden cargarse dentro de ubicaciones de memoria que se llaman Marcos.

10 Asignación de memoria paginada (paginación) Memoria Virtual Memoria Física Frame 0 Pagina 0 Frame 2 P1 Pagina 1 Pagina 2 Frame 1

11 Asignación de memoria paginada (paginación) La asignación de memoria paginada se basa en el concepto de dividir cada proceso en paginas del mismo tamaño. Algunos sistemas operativos escogen un tamaño de pagina igual al tamaño de bloque de memoria que también es igual a las secciones del disco en que se almacena el proceso

12 Asignación de memoria paginada (paginación) Las secciones de un disco se denominan sectores (o algunas veces, bloques), y las secciones de la memoria principal se denominan frames (marcos) de pagina. El tamaño exacto (El numero de bytes que es posible almacenar en cada uno de los bloques) suele determinarse según el tamaño del sector del disco.

13 Asignación de memoria paginada (paginación) Antes de que un programa se ejecute, el administrador de la memoria, la prepara al realizar lo siguiente: Determina el numero de paginas del programa. Localiza los frames suficientes en la memoria principal Carga todas las paginas del programa en los frames

14 Paginación por demanda Introdujo el concepto de cargar sólo una parte del programa en la memoria para su procesamiento. Fue el primer esquema usado ampliamente que eliminó la restricción de tener todo el trabajo en la memoria, desde el principio hasta el final de su procesamiento.

15 Políticas y conceptos de reemplazo de páginas La política que selecciona la pagina a eliminar es conocida también como la política de remplazo de paginas. Esta política es crucial para la eficiencia del sistema, por lo cual el algoritmo que lo lleva a cabo debe seleccionarse con cuidado. Existen varios algoritmos, y son tema de gran atención

16 Políticas y conceptos de reemplazo de páginas 2 de los Algoritmos mas usados son: FIFO.- Primero que entra, primero que sale. Se basa en en la teoría de que la mejor pagina a eliminar es la que ha permanecido mas tiempo en la memoria. LRU.- La menos usada usada recientemente, se escoge para intercambiar la pagina a la que ha tenido el menor acceso recientemente.

17 Asignación de memoria segmentada (segmentación) El concepto de segmentación se basa en la practica común de los programadores para estructurar sus programas en módulos: Agrupaciones lógicas de código Con la asignación de memoria segmentada cada proceso se divide en varios segmentos de tamaño diferente.

18 Asignación de memoria segmentada (segmentación) Memoria Virtual Segmento 0 Segmento 1 Memoria Física bloque 0 bloque 2 P1 Segmento 2 Frame 1

19 Memoria Virtual La paginación por demanda hizo posible que un programa se ejecute aun cuando sólo una parte del programa esté cargado en la memoria principal. En efecto, la memoria virtual eliminaba la restricción impuesta sobre el tamaño máximo del programa

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21 Memoria Cache El almacenamiento Caché se basa en la idea de que el sistema puede utilizar una pequeña y costosa cantidad de memoria de alta velocidad para hacer que una gran cantidad de memoria mas lenta y menos costosa trabaje más rápido que la memoria principal

22 Memoria Cache Ruta tradicional en las computadoras anteriores registros CPU Memoria Principal Almacenamiento Secundario

23 Memoria Cache Ruta tradicional en las computadoras anteriores registros CPU Memoría Cache Memoria Principal Almacenamiento Secundario CPU

24 Memoria Cache Un Microprocesador típico cuenta con 2 niveles de cache: nivel 1 (L1) nivel 2 (L2) La información entra al procesador a través de la unidad de interfaz del bus, que de inmediato envía una copia a la caché L2, que forma parte integral del microprocesador y esta conectada directamente al cpu.

25 Memoria Cache Una segunda copia se envía a un par de caches L1, que están integradas directamente en el CPU. Una de estas caches L1 esta diseñada para almacenar instrucciones mientras que la otra almacena datos