Administración de Memoria. - uji.es

1 1 Sistemas Operativos (IS11) Tema 4 Administraci n de OperativosTema Operativos (IS11) Tema 4 Administraci n de memoria. Jerarqu a de memoria: Registros CPU del procesador Cach (memoria r pida) Memoria principal RAM Almacenamiento secundario (memoria virtual) Al bajar en la jerarqu a m s capacidad pero m s lento es el dispositivo y m s barato. Administrador de memoria: Parte del que gestiona la memoria: Control de que partes de la memoria est n utilizadas o libres. Asignar memoria a procesos y liberarla cuando terminan. Administrar intercambio entre memoria y disco (Memoria Virtual).3 Sistemas Operativos (IS11) Tema 4 Administraci n de memoria. Proceso de Compilaci n y Carga de un Programa: Ejemplo: (enlace de direcciones) Programa ensamblador con salto a una etiqueta: ETIQ----jmp ETIQP rograma FuenteCompilaci n yEnsambladorM duloObjetoEditor deEnlacesOtros ModulosObjetoCargaContenidode la memoriaen binarioEjecuci n4 Sistemas Operativos (IS11) Tema 4 Proceso de Compilaci n y Carga de Programas.

2 En que momento se realiza el enlace o traducci n de direcciones? Compilaci n:Generando c digo absoluto, en el momento de compilaci n se sabe donde residir el programa en memoria. Carga(Reubicaci n est tica): El compilador genera c digo relocalizable. Se crean direcciones de memoria absolutas cuando se carga el programa en memoria. Ejecuci n(Reubicaci n din mica) : Durante la ejecuci n puede moverse el c digo de un proceso. Necesita apoyo del hardware:DireccionesLogicasCPUR egistro BaseMEMORIAFISICA+ Operativos (IS11) Tema 4 Administraci n en sistemas Monoprogramados. En sistemas monoprogramados generalmente la memoria principal dividida en dos particiones: Una para el usuario: Un proceso con su c digo. Direcci n a partir de la que se cargan programas de usuario. Otra para el sistema operativo residente (memoria baja). Es necesario proteger las particiones entre s .SistemaOperativoUsuario000000 FFFF6 Sistemas Operativos (IS11) Tema 4 Administraci n en sistemas Monoprogramados.

3 A veces el tama o del desea variarse: Ej.: Manejadores de dispositivos que no se usan. Se puede realizar una reubicacion din mica del espacio. Tambi n, cargar los procesos de usuario en memoria Base=14000 MEMORIAFISICA+Direcci n Logica= 346 Direcci n F sica= 143467 Sistemas Operativos (IS11) Tema 4 Administraci n en sistemas Multiprogramados. Es deseable que haya varios procesos en memoria para su ejecuci n concurrente. Se debe compartir la memoria entre varios procesos que esperan asignaci n de la misma. Esquemas de asignaci n de memoria: Contigua: particiones fijas y variables Intercambio (swapping) Paginaci n Segmentaci n Segmentaci n paginada8 Sistemas Operativos (IS11) Tema 4 Administraci n en sistemas Multiprogramados. Primer esquema de asignaci n de memoria: Particiones La memoria est dividida de antemano en espacios (Particiones). Un proceso necesita ejecutarse -> Se le asigna uno de dichos espacios (Partici n).

4 Cada partici n puede contener un nico proceso. Pueden ser: Particiones Fijas: Todas el mismo tama o. Con diferentes Tama os. Particiones Operativos (IS11) Tema 4 Particiones Fijas. Particiones de igual tama o: Nivel de multiprogramaci n limitado por n mero de particiones. Hay una cola con procesos que quieren utilizar memoria y ejecutarse. Hay una tabla para indicar particiones ocupadas y n 1 Partici n 2 Partici n Operativos (IS11) Tema 4 Particiones con diferentes tama os: Para procesos que quieren utilizar memoria para ejecutarse: Podemos tener varias colas: Cada proceso se asigna a unacola en funci n de su tama o. Podemos tener una nica cola: Cuando se libera una partici n ->se asigna al primer proceso que cabe en n 1 Partici n 2 Partici n N000000 FFFF3 FFFF40 FFF n 1 Partici n 2 Partici n 1 Proceso 2 Proceso 3 SistemaOperativoPartici n 1 Partici n 2 Partici n 1 Proceso 2 Proceso 5 Proceso 4 Proceso 3 Proceso 611 Sistemas Operativos (IS11) Tema 4 Problemas que presenta este tipo de asignaci n de memoria: Debe proporcionarse reubicaci n: En que partici n entrar el proceso?

5 Existe Fragmentaci n Interna y Externa: Interna: Una partici n asignada y no ocupada totalmente por el proceso. Externa: Un proceso quiere ejecutarse, hay una partici n libre, pero de menor tama o que el proceso. Necesidad de protecci n: (en sistemas multiprogramados) Un proceso no acceda al rea de memoria del otro. Si la reubicaci n es din mica puede usarse registros base-l Base=14000 Registro L mite=1000 MEMORIAFISICA+Direcci n Logica= 346 Direcci n F sica= 14346Es menor ?Interrupci n Hardwareinterna al Operativos (IS11) Tema 4 Particiones Variables. Funcionamiento: Inicialmente: Toda la memoria (salvo partici n del ) disponible para procesos, como si fuese un gran hueco. Llega un proceso: Se introduce en un hueco libre. El espacio no ocupado ser un nuevo hueco. Cada zona de memoria ocupada -> una partici n. Proceso termina: Libera su zona de memoria. Se convierte en un hueco.

6 Dicho hueco se fusiona con los adyacentes. Se conserva una tabla de partes de memoria ocupadas y libres y la cola de entrada de procesos en Operativos (IS11) Tema 4 Un ejemplo:los procesos se cargan en memoria, compiten por la CPU y al acabar liberan la memoriaParticiones K1000 K300 K700 K500 Operativos (IS11) Tema 4 Fragmentaci nde Particiones Variables: Externa: SI. (memoria dividida en huecos peque os) Suma del espacio libre en memoria suficiente para el nuevo proceso. Pero no hay huecos suficientemente grandes para l. El nuevo proceso no se carga en memoria. Interna: NO. Las particiones se crean con el tama o solicitado por el Operativos (IS11) Tema 4 Esta asignaci n de memoria se denomina: Asignaci n din mica de almacenamiento Como elegir un hueco cuando llega un nuevo proceso de tama o N? Estrateg as: Primer Ajuste: Escoge el primer hueco libre de tama o suficiente.

7 Mejor Ajuste: Hueco m s peque o con tama o suficiente (requiere ver toda la lista si no est ordenada). Peor Ajuste: Hueco m s grande: Pretende conseguir que los huecos que queden sean grandes (requiere ver toda la lista si no ordenada).Particiones Operativos (IS11) Tema 4 Cu l es el mejor? Simulaciones y Estad sticas: Criterio tiempo (reducci n) y utilizaci n de memoria (aprovechamiento): Primer Ajuste y Mejor Ajuste son mejores que Peor Ajuste . Regla del 50%: un an lisis estad stico refleja que Con Primer Ajuste por cada N bloques de memoria asignados se pierden 0,5 N bloques por fragmentaci n externa (1/3 memoria inutilizada).Particiones Operativos (IS11) Tema 4 CPUR egistro Base=1400 Registro L mite=500+Direcci n Logica= 346 Direcci n F sica= 1746Es menor ?Interrupci n Hardwareinterna al Protecci n de Memoria:se utiliza c digo reubicable Si c digo reubicable -> se pueden usar registros base y l mite.

8 Particiones Operativos (IS11) Tema 4 Compactaci n:intenta solucionar fragmentaci n ext. Consiste en desplazar las particiones ocupadas para que est n juntas en memoria: Queda un solo hueco libre de mayor tama o. Es una soluci n al problema de fragmentaci n externa. S lo es posible si la reubicaci n es din mica (en ejecuci n). Ejemplo:100+300+260=Hueco de 660kParticiones Operativos (IS11) Tema 4 Problemas de la Compactaci n: Consume tiempo: Desplazar zonas de memoria. Dif cil seleccionar una estrategia de compactaci n ptima. Cu l es la mejor?Particiones (1)(2)(3)20 Sistemas Operativos (IS11) Tema 4 Paginaci n. Paginaci n:(soluci n a fragmentaci n externa) Permite que la memoria de un proceso no sea contigua. Hay una distinci n entre direcciones l gicas y f sicas. La memoria f sica la dividimos en bloques de tama o fijo: marcos. La memoria l gica: La dividimos en bloques llamados: p ginas.

9 De igual tama o que el marco. Las p ginas de un proceso se cargan en los marcos de la memoria principal que est n disponibles: Tenemos trozos del proceso all donde la memoria est disponible. 21 Sistemas Operativos (IS11) Tema 4 Hardware de paginaci n: para traducci n de direcciones La direcci n l gicagenerada consta de dos partes: N mero de Pagina (P). Desplazamiento dentro de la p gina (D). La tabla de p ginas: (contiene la direcci n base en memoria f sica) Permite establecer una correspondencia entre el n mero de p gina y un n mero de marco de memoria f sica. La direcci n f sicaes el n mero de marco y el de P nL gicaDirecci n F sica22 Sistemas Operativos (IS11) Tema 4 Ejemplos:Paginaci 0 Pagina 0 Pagina 2 Pagina 1 Pagina 3 Pagina 1 Pagina 2 Pagina 3 MemoriaL gicaTabla deP ginas14370123 MemoriaF sica012345768 Pagina 0 Pagina 1 Pagina 2 Pagina 3 MemoriaL gicaTabla deP ginas56120123 MemoriaF sica012345768013456789910101111121213131 41415152aabbccddeeffgghhiijjkkllmmnnoopp 1617181920212223242526272829303123 Sistemas Operativos (IS11) Tema 4 Tama o de p ginas y marcos definidos por Hardware.

10 Normalmente se escoge un tama o de p gina potencia de 2: Ya que es m s f cil la traducci n de direcciones l gicas a f de P ginas012 Direcci nL gicaDirecci n F sica0010 00000000000001000111 011 o memoria l gica 2tama o p gina 2 (bytes o palabras)P ndice en tabla de p ginasD desplazamientoM-n bits altos de la direcci n l gica= Pn bits bajos = Dde la direcci n l gica mn24 Sistemas Operativos (IS11) Tema 4 El SO traduce direcciones usando una copia de la tabla p ginas en memoria Implementaci n Hardware de la Tabla de P ginas:1) Un conjunto de registros(circuitos l gicos de alta velocidad): Habr que cargar estos registros en un cambio de contexto. Se usa para pocas entradas (unas 256)2) Tabla en memoria principal y registro basecuyo contenido apunta a la tabla de p ginas: Para cambiar de tabla de p ginas -> Basta cambiar de registro base. Menor tiempo de cambio de contexto pero mayor de acceso a memoria Accedemos dos veces a memoria para obtener un dato en memoria.