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Administración de Memoria.Presentacion para la clase de SO I - UIP - IIC-2012

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  • 1. SISTEMAS OPERATIVOSAdministracin de MemoriaMg. Samuel Oporto Daz

2. Tabla de Contenidoi. Objetivos.3ii.Mapa Conceptual 41. Introduccin52. El Administrador de Memoria 113. Tcnicas de Administracin de Memoria a. Particionamiento 17 b. Paginacin y Segmentacin Simple 264. Conclusiones365. Bibliografa372 /50 3. Objetivos de la Sesin Identificar la jerarqua de memoria. Exponer los objetivos y requisitos de unadministrador de memoria. Exponer las estrategias de administracin delrecurso memoria. Exponer las tcnicas de administracin dememoria real (particiones, paginacin ysegmentacin simple) y virtual (paginacin ysegmentacin virtual) 3 /50 4. Mapa Conceptual de la Sesin RealReal Real VirtualMono Usuario MultiprogramacinMultiprogramacin Multiprogramacin Paginacin Segmentacin Paginacin Segmentacin Particionamiento SimpleSimpleVirtual VirtualFijaDinmica Combinacin CombinacinReubicacin, Proteccin 4 /50 5. INTRODUCCIN 5 /50 6. Organizacin Fsica de la Memoria Registros de la CPU Cache Nivel 1 Nivel 2AlmacenamientoTemporal oRAM de acceso aleatorio Memoria Fsica Memoria VirtualHard DiskAlmacenamientoDrivePermanenteFlash MemoryDispositivos Externos Teclado Mouse Scaner6 /50 7. Organizacin Fsica de la Memoria Registros de la CPU Cache Nivel 1 Nivel 2AlmacenamientoTemporal oRAM de acceso aleatorio Memoria Fsica Memoria VirtualHard DiskAlmacenamientoDrivePermanenteFlash MemoryDispositivos Externos Teclado Mouse Scaner7 /50 8. Organizacin Lgica de la Memoriadireccinubicacin La memoria principal es unarreglo de palabras obytes, cada uno de loscuales tiene una direccin(espacio de direcciones).memoria La interaccin es lograda atravs de un conjunto delecturas y escrituras adireccionesespecificasrealizadaspor losprocesos. 8 /50 9. Procesos y Memoria Para que un proceso se ejecute se requiere ubicarlo enmemoria principal junto con los datos que direcciona. Para optimizar el uso del computador se requiere tenervarios procesos en memoria principal. (grado demultiprogramacin) Memoria Principal 10. Memoria Virtual Lamemoria principal es Memoria MemoriaVirtual Fsicapequea como para acomodartodos programas y datospermanentemente. Por lo que es necesarioimplementar mecanismos deMemoriamemoria virtual. Principal La memoria virtual es unatcnica para dar la ilusin detener ms memoria que lamemoria principal.Disco Duro10 /50 11. ADMINISTRADOR DE MEMORIA Direccin virtual Direccin fsicaTabla de pginas11 /50 12. Administrador de MemoriaSistema monoprogramadoSistema multiprogramadoSistemaSistemaSistemaOperativoOperativoOperativoMemoria del usuarioUn programa puede oMltiples programas comparten diversas no ingresar a una nicaparticiones de memoriaparticin de memoria Particiones de tamao fijoParticiones de tamao variable12 /50 13. Administrador de Memoria El administrador de memoria tiene como objetivos: Ubicar, reemplazar, cargar y descargar procesos en la memoria principal. Proteger la memoria de acceso indeseados (accidentales o intencionados). Permitir la comparticin de zonas de memoria (indispensable para lograr la cooperacin de procesos).13 /50 14. Requisitos del administrador de memoria1. Reubicacin. Permitir el recalculo de direcciones de memoria de un proceso reubicado.2. Proteccin. Evitar el acceso a posiciones de memoria sin el permiso expreso. (no direcciones absolutas).3. Comparticin. Permitir a procesos diferentes acceder a la misma porcin de memoria.4. Organizacin Lgica. Permitir que los programas se escriban como mdulos compilables y ejecutables por separado.5. Organizacin Fsica. Permitir el intercambio de datos en la memoria primaria y secundaria 14 /50 15. EstrategiasEstn dirigidas a la obtencin del mejor uso delrecurso memoria principal, estas pueden ser: 1. Estrategia de solicitud (bsqueda) (cuando obtener un fragmento de programa) Estrategias de bsqueda por demanda. Estrategias de bsqueda anticipada. 2. Estrategia de ubicacin. (donde se colocar (cargar) un fragmento de programa nuevo) 3. Estrategia de reposicin. (qu fragmento de programa descarga, para cargar uno nuevo) 15 /50 16. Administrador de Memoria Las tcnicas usadas son las siguientes:1. Particin Fija2. Particin Dinmica3. Paginacin Simple4. Segmentacin Simple5. Memoria Virtual Paginada6. Memoria Virtual Segmentada16 /50 17. TECNICAS DEADMINISTRACION DEMEMORIAPARTICIONAMIENTO Real Real RealVirtual Mono MultiprogramacinMultiprogramacin MultiprogramacinUsuarioPaginacin Segmentaci Paginacin Segmentaci Particionamiento Simple n Simple Virtual n Virtual FijaDinmicaCombinacinCombinacinReubicacin, Proteccin 17 /50 18. PF PD PS SS VP VS 1. Particin Fija La memoria principal se divide en un conjuntode particiones de tamao fijo durante el iniciodel sistema. Un proceso se puede cargar completamente enuna particin de tamao menor o igual. Ventajas. Sencilla de implementar. Pocasobrecarga al SO. Desventajas. Fragmentacin interna. Nro. fijo deprocesos activos. 18 /50 19. PF PD PS SS VP VS 1. Estrategias Solicitud. Por demanda Ubicacin. Particin de igual tamao. Si el proceso cabe en una particin se puede cargar Particin de diferente tamao. Asignar a la particin ms pequea. Se genera dos tipos de colas: una cola, varias colas Reemplazo. Uno de los proceso se saca, segn el planificador.19 /50 20. PF PD PS SS VP VS 1. Estrategia de UbicacinSistema Sistema SistemaOperativo Operativo Operativo512K 256 K 256 K512K512K 512 K 512 K 768 K768 K 512 K 1024 K 1024 K 512 K 512 K 1280 K 1280 K 512 KParticiones del mismo tamao Particiones de distinto tamao 20 /50 21. PF PD PS SS VP VS 1. Particin Fija Si un programa no cabe en una particin,elprogramador debe disearlo en mdulos cargables. El uso de la memoria es muy ineficiente, no importa eltamao del proceso, ocupara toda la particin, segenera fragmentacin interna. fragmentacin interna21 /50 22. PF PD PS SS VP VS2. Particin Dinmica Las particiones se crean dinmicamente pordemanda. Son variables en tamao y nmero Cada proceso se carga completamente en unanica particin del tamao del proceso. Ventajas. No existe fragmentacin interna. Desventajas. Fragmentacin externa. Se debecompactar la memoria. El compactado tomatiempo. 22 /50 23. PF PD PS SS VP VS2. Particin Dinmica El uso de la memoria es muy ineficiente, se generanmuchos huecos entre las particiones, cada vez mspequeas, se genera la fragmentacin externa. Cada cierto tiempo se debe compactar lossegmentos libres, para que estn contiguos.fragmentacin externacompactacin 24. PF PD PS SS VP VS 2. Estrategias Solicitud. Por demanda Ubicacin. Primer ajuste. El primer bloque disponible que ubique (parte del inicio) Siguiente ajuste. El siguiente bloque disponible que ubique (parte desde la ubicacin actual) Mejor ajuste. El bloque disponible que deje el menor espacio libre (bsqueda exhaustiva) Reemplazo. Uno de los proceso se saca, segn el planificador.24 /50 25. PF PD PS SS VP VS 2. Estrategias Primerajuste. Esbueno, con bajacompactacin. Puebla el inicio de la memoria Siguiente ajuste. Puebla el final de lamemoria, el siguiente bloque libre siempre estal final de la memoria. Mejor ajuste. Tiene peores resultados, dado quebusca la particin que deje el hueco mspequeo, la memoria se llena de huecospequeos. Se compacta con ms frecuencia25 /50 26. TECNICAS DEADMINISTRACION DEMEMORIAPAGINACION Y SEGMENTACION SIMPLERealReal RealVirtualMono MultiprogramacinMultiprogramacin Multiprogramacin UsuarioPaginacin Segmentaci Paginacin Segmentaci Particionamiento Simple n Simple Virtual n Virtual FijaDinmicaCombinacinCombinacinReubicacin, Proteccin 26 /50 27. PF PD PS SS VP VS 3. Paginacin Simple La memoria principal se divide en un conjuntode marcos de igual tamao. Cada proceso se divide en una serie de pginasdel tamao de los marcos. Un proceso se carga en los marcos querequiera (todas las pginas), no necesariamentecontiguos. Ventajas. No hay fragmentacin externa Desventajas. Fragmentacin interna pequea.27 /50 28. PF PD PS SS VP VS3. Paginacin Simple El SO mantiene una tabla de paginas para cadaproceso, que contiene la lista de marcos para cadapagina. Una direccin de memoria es un nmero de pgina (P) yun desplazamiento dentro de la pgina (W). p = marcos pp 29. PF PD PS SS VP VS 3. Estrategias Solicitud. Por demanda Ubicacin. Se cargan todas las pginas de un proceso en los marcos libres y se actualiza su tabla de pginas. Reemplazo. Una de las pginas se puede sacar y se marca como que no est cargada. Esto es posible por que cada proceso tiene su propia tabla de pginas. No es necesario sacar todas las pginas de un proceso. 29 /50 30. PF PD PS SS VP VS3. Capacidad de Direccionamiento216 = 65,536= 64K220 = 1048,576 = 1MB224 = 16777,216=16MB232 = 4,294967,296 = 4GB 31. PF PD PS SS VP VS 4. Segmentacin Simple Cada proceso y sus datos se dividen ensegmentos de longitud variable. Un proceso carga sus segmentos en particionesdinmicas no necesariamente contiguas. Todos los segmentos de un proceso se debende cargar en memoria. Se diferencia de la particin dinmica en que unproceso puede ocupar ms de un segmento. Ventajas. No hay fragmentacin interna. Desventajas. Fragmentacin externa, peromenor (compactacin) 31 /50 32. PF PD PS SS VP VS4. Segmentacin Simple El SO mantiene una tabla de segmentos para cadaproceso y la lista de bloques libres. Una direccin de memoria es un nmero de segmento (S)y un desplazamiento dentro de segmento (W).Segmentos Desplazamiento s Tabla de SegmentosMemoria principal ss s+ w s 32 /50 33. PF PD PS SS VP VS 4. Estrategias Solicitud. Por demanda Ubicacin. Se cargan los segmentos de un proceso en los bloques libres y se actualiza su tabla de segmentos. Reemplazo. Uno de los segmentos se puede sacar y se marca como que no est cargada. Esto es posible por que cada proceso tiene su propia tabla de segmentos.33 /50 34. PF PD PS SS VP VS 4. Validacin del Direccionamiento No hay correspondencia entre direccin lgica ydireccin fsica. El SO trabaja con direcciones lgicas. El SO debe aseg