CONCEPTO:
La memoria principal puede ser considerada como un arreglo lineal de localidades de almacenamiento de un byte de tamaño. Cada localidad de almacenamiento tiene asignada una dirección que la identifica.
La memoria principal es el lugar donde el CPU lee las instrucciones a ejecutar, asi como algunos datos a emplear.
Una de las funciones basicas que debe implementar un SO es la Administracion de la Memoria para tener un control sobre los lugares donde estan almacenados los procesos y datos que actualmente se estan utilizando.
Jerarquía de Memorias: Organización piramidal de la memoria en niveles que tienen los ordenadores. Su objetivo es conseguir el rendimiento de una memoria de gran velocidad al coste de una memoria de baja velocidad, basándose en el principio de cercanía de referencias.
Se busca entonces contar con capacidad suficiente de memoria, con una velocidad que sirva para satisfacer la demanda de rendimiento y con un coste que no sea excesivo. Gracias a un principio llamado cercanía de referencias, es factible utilizar una mezcla de los distintos tipos y lograr un rendimiento cercano al de la memoria más rápida.
Los niveles que componen la jerarquía de memoria habitualmente son:
Nivel 0: Registros
Nivel 1: Memoria caché
Nivel 2: Memoria principal
Nivel 3: Disco duro (con el mecanismo de memoria virtual)
Principio de Cercanía de referencias: agrupamiento de las lecturas de memoria por medio de la unidad central de procesamiento. Las mismas, ya sean para instrucciones o para leer datos, se mantienen por lo general dentro de grupos de direcciones relativamente cercanas entre sí.
Se busca entonces contar con capacidad suficiente de memoria, con una velocidad que sirva para satisfacer la demanda de rendimiento y con un coste que no sea excesivo. Gracias a un principio llamado cercanía de referencias, es factible utilizar una mezcla de los distintos tipos y lograr un rendimiento cercano al de la memoria más rápida.
Los niveles que componen la jerarquía de memoria habitualmente son:
Nivel 0: Registros
Nivel 1: Memoria caché
Nivel 2: Memoria principal
Nivel 3: Disco duro (con el mecanismo de memoria virtual)
Principio de Cercanía de referencias: agrupamiento de las lecturas de memoria por medio de la unidad central de procesamiento. Las mismas, ya sean para instrucciones o para leer datos, se mantienen por lo general dentro de grupos de direcciones relativamente cercanas entre sí.
MECANISMOS DE ASIGNACION.
Un mecanismo de asignación determina la cantidad de bloques (particiones) que serán administrados en la memoria.
Un mecanismo de asignación determina la cantidad de bloques (particiones) que serán administrados en la memoria.
Existen 3 mecanismos de Asignación:
1. ASIGNACIÓN DE UNA PARTICIÓN. En la memoria se considera la existencia de una sola partición, esto es, se tiene la capacidad de ejecutar un proceso. La partición es toda la memoria, cuya administración corre por cuenta del usuario, o sea, no hay un sistema operativo.
2. ASIGNACIÓN DE DOS PARTICIONES. La memoria se divide en 2 bloques. En una partición se carga el Sistema Operativo y en la otra el programa del usuario. Es el concepto de Sistema Operativo Monousuario.
3. ASIGNACIÓN DE MULTIPLES PARTICIONES. La memoria es dividida en varias particiones una para el Sistema Operativo y las demás para los procesos de usuarios u otras funciones especiales del Sistema Operativo. Este es el concepto teórico de asignación de memoria en los Sistemas Operativos de Multiparticiones y de Multitarea..
Una estrategia de asignación de memoria determina el lugar donde será cargado un nuevo proceso en base a un criterio.
Las estrategias de asignación son:
Las estrategias de asignación son:
1. PRIMER AJUSTE. El Sistema Operativo asigna el primer bloque de memoria libre con espacio suficiente para satisfacer la información. La búsqueda de este bloque es de manera secuencial.
2. MEJOR AJUSTE. El sistema operativo busca el bloque de memoria que represente el menor desperdicio según el requerimiento.
Un método de asignación de memoria es la manera mediante la cual el Sistema Operativo lleva el control de la memoria tratando de que sea lo más eficiente posible.
Los métodos de asignación más comunes son:
Este método consiste en la asignación de bloques de memoria de tamaño variable, llamados segmentos. El tamaño de cada segmento será el requerido según la petición, por ejemplo el tamaño del proceso a cargar.
El tamaño máximo para un segmento estará determinado por la capacidad de direccionamiento del hardware de la computadora, esto es, de cuantos bits se dispone para almacenar una dirección. El acceso a cada elemento individual (byte) en la memoria se hace mediante una dirección de memoria que se integra por dos elementos: una dirección de segmento y una de desplazamiento.
VALIDACION DEL DIRECCIONAMIENTO (Segmentación)
Dado que en cada proceso se manejan direcciones lógicas, el sistema operativo debe obtener una dirección lógica. El sistema operativo debe también asegurarse de que cada dirección lógica esté dentro del rango de direcciones empleado por el proceso. Para esto el sistema operativo implementa la tabla de segmentos como un arreglo de registros base limite como se muestra en la siguiente figura:
PAGINACION
La paginación consiste en considerar el espacio de direcciones lógicas de cada proceso como un conjunto de bloques de tamaño consistente llamados paginas. Cada dirección lógica manejada para un proceso estará conformada por un par de valores [pagina: desplazamiento].
La memoria física se administra implementando bloques de tamaño consistente denominados 'marcos'. Obviamente el tamaño de un 'marco' debe ser igual al tamaño de una pagina.
Por lo general el tamaño designado para los marcos y páginas es pequeño.
OPCIONES DE IMPLEMENTACION DE LA TABLA DE PAGINAS
1. - La tabla de paginas se implementa completamente en hardware.
VENTAJA: Se obtiene una alta velocidad de acceso a memoria.
DESVENTAJA: Resulta problemática cuando la tabla de paginas debe ser grande.
2. - Implementar la tabla de paginas en la memoria principal.
VENTAJA: La tabla de paginas puede crecer según se requiera.
DESVENTAJA: La velocidad de accesar a memoria es relativamente baja, dado que cada referencia a memoria involucra 2 accesos.
DIRECCIONAMIENTO MS-DOS
MS-DOS (Segmentación)
8086 (16 Bits)
8086 (16 Bits)
Capacidad de direccionamiento.
220=1'048,576=1MB.
220=1'048,576=1MB.
80286 (16 Bits)
Puede funcionar de alguno de los 2 modos:
Modo real = 8086
Modo protegido:
- Para cada programa se implementa una tabla de descriptores.
- El valor que contenga un registro de segmento se utiliza como un apuntador (selector) a la tabla de descriptores.
Capacidad de direccionamiento.
224=16'777,216=16MB
224=16'777,216=16MB
WINDOWS
(Segmentación o Paginación) - 80386 (32 Bits), 486, Pentium +
Capacidad de direccionamiento.
232=4,294'967,296=4GB
232=4,294'967,296=4GB
Puede funcionar de alguno de los 2 modos:
Modo real = 8086
Modo protegido:
- Para cada programa se implementa una tabla de descriptores.
- El valor que contenga un registro de segmento se utiliza como un apuntador (selector) a la tabla de descriptores.
FORMATO DE UN DESCRIPTOR
BIT G. Es el bit de Granularidad, especifica si el procesador debe interpretar el valor del campo limite como granularidad de bytes o granularidad de paginas. Si vale 0 indica granularidad de byte (para emular el 286) en caso contrario se utiliza cuando el SO implementa paginación.
BIT B/D: Si el segmento que se esta referenciando no tiene código, este bit recibe el nombre de bit D. Si vale 1 indica que el segmento contiene código para 386(Código Nativo) si vale 0, el segmento contiene código para 286.
Si el segmento contiene datos, este bit recibe el nombre de Bit B. Si vale 1 indica que el segmento es mayor de 64 kB.
Si el segmento contiene datos, este bit recibe el nombre de Bit B. Si vale 1 indica que el segmento es mayor de 64 kB.
Bit P. Es el bit de presencia, indica si el segmento está presente en la memoria.
Bits DPL. Es el campo de nivel de privilegio del descriptor, especifican el nivel de privilegio del segmento (entre 0 y 3).
Bit S. Es el bit de segmento, si vale 1 indica que el descriptor hace referencia a un segmento de Memoria, si vale 0 indica que el descriptor hace referencia a otro tipo de estructura.
Bits de Tipo. Estos 3 bits de tipo especifican el tipo de segmento de memoria, por ejemplo: indica si el segmento contiene código o datos protegidos, etc.
Bit A. Es el bit de accedido, indica si algún programa ha referenciado el segmento. Si vale 0 indica que el segmento o pagina no ha sido accesado.
En un sistema con un número muy grande de procesos, segmentos o paginas, ésta estructura puede consumir una parte muy importante de la memoria real. La cuestión es que la traduccion de direcciones puede realizarse con rapidez pero si se tienen demasiadas tablas, el sistema puede soportar menos procesos y bajar su rendimiento
disponible. Cuando un programa reduce la cantidad de memoria que necesita, MS-DOS crea un nuevo bloque de control de memoria para la memoria liberada.
TAMAÑO MAXIMO DE SEGMENTO En realidad no solo se ampliaron los registros de 32 bits, sino que tambien la longitud maxima del segmento con lo que un segmento puede ocupar hasta 4 GB (232).
TIPOS DE SEGMENTOS
SEGMENTOS DE DATOS: En el solo se puede leer y escribir, pero no se puede ejecutar codigo de programa.
SEGMENTO DE CODIGO: A diferencia del anterior, en este si se puede ejecutar codigo pero no puede leer ni escribir.
SEGMENTO DEL SISTEMA: Describe diferentes tipos de segementos que todos ellos sirven para la gestion del modo protegido.
Es un método mediante el cual, un sistema operativo simula tener mas memoria principal que la que existe físicamente. Para implementar la memoria virtual se utiliza un medio de almacenamiento secundario de alta velocidad de acceso, generalmente en disco duro de la maquina.
ESQUEMA BASICO.
Un sistema de memoria virtual se implementa utilizando paginación como método de administración de memoria básica y algún mecanismo de intercambio (para descargar páginas de la memoria principal hacia el disco duro y para cargar esas páginas de nuevo a la memoria).
En las tablas de paginas se agrega un campo mas a cada entrada:
El bit valido/invalido (p), en los procesadores 80386 y posteriores, que indica si la pagina a la que se está haciendo referencia en un momento dado se encuentra en la memoria principal (valido) o en el disco duro (invalido). Cuando el sistema operativo haga referencia a una pagina invalida, deberá ir al disco duro y cargarla a memoria principal para continuar el procesamiento. Este proceso se muestra en la siguiente figura:
TECNICAS DE CARGA.
Existen 2 métodos para cargar programas en memoria:
Demanda de pagina. Consiste en iniciar la ejecución de los procesos sin paginas cargadas, estas se irán cargando conforme el proceso las demande.
Prepaginacion. Consiste en que el sistema operativo predice cuales paginas se ocuparan durante la ejecución de un proceso.
ALGORITMOS DE DESCARGA (REEMPLAZO).
Se utiliza para determinar cuales paginas serán descargadas hacia el disco duro cuando se quiera cargar nuevas paginas y no haya memoria libre. Existen 3 algoritmos básicos:
MIN. Consiste en descargar la o las paginas que no se necesitaran en el periodo de tiempo mas largo en el futuro. Esta implementación es imposible.
FIFO. Consiste en tener un contador de tiempo para cada pagina para descargar las mas viejas.
LRU (Least Recently Used). Consiste en descargar las ultimas paginas usadas (se usa el pasado para predecir el futuro). Lo utiliza Windows.
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