“Administración de memoria” UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL “LISANDRO ALVARADO” DECANATO DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA DEPARTAMENTO DE SISTEMAS Unidad IV: “Administración de memoria” I Parte- Memoria Real Elaborado por: Prof. (a) Aimará Vargas Revisión y aportes de los profesores: Robiro Azuaje Yvan Gutierrez Niriaska Perozo Antes de la aparición de la multiprogramación, la única manera de ejecutar los procesos era de forma secuencial. Posteriormente, al tener más de un proceso cargado en memoria principal, el sistema operativo comienza alternar entre la ejecución de los procesos que se encuentran cargados en la memoria principal y de esta forma se comienza a trabajar con una ejecución concurrente Sistemas Operativos - Unidad IV

Administración de Memoria Real Contenido Evolución del almacenamiento Jerarquía de almacenamiento El administrador de memoria Funciones Estrategias de administración de MP: Obtención, colocación y reemplazo Esquemas de administración de MP: Asignación contigua, Asignación no contigua, memoria virtual Asignación contigua Particiones fijas: Traducción y carga absoluta y traducción y carga relocalizable. Particiones Variables Sistemas Operativos Unidad IV

Evolución del almacenamiento principal Sistemas Operativos - Unidad IV

La Memoria Principal es ... Conjunto de localidades o celdas que pueden almacenar una serie de bits en forma temporal Las localidades son numeradas secuencialmente y cada número representa una dirección. Sistemas Operativos - Unidad IV

Jerarquía de Almacenamiento MEMORIA CACHE Disminuye el tiempo de acceso al almacenamiento. Aumenta la velocidad de acceso al almacenamiento. ALMACENAMIENTO PRIMARIO Aumenta el costo de almacenamiento por bit. Disminuye la capacidad de almacenamiento ALMACENAMIENTO SECUNDARIO Organización jerárquica de almacenamiento Sistemas Operativos - Unidad IV

Repasando ... Un programa debe ser traído a la memoria principal y convertido en proceso antes de ser ejecutado en el CPU. Sistemas Operativos - Unidad IV

Repasando ... Un programa consiste de un número de instrucciones de CPU, las cuales están compuestas por: Un código de instrucción –le especifica al CPU qué hacer. Uno o más operandos – datos que manipula la instrucción. Assembler Lenguaje de Alto Nivel MOV AX, #1 A := 1; MOV BX, #2 B := 2; ADD AX, BX C := A + B; Las instrucciones son transferidas al CPU una a la vez, donde son decodificadas y ejecutadas. Sistemas Operativos - Unidad IV

Repasando ... Assembler Lenguaje de Alto Nivel MOV AX, #1 A := 1; MOV BX, #2 B := 2; ADD AX, BX C := A + B; LOAD 1026 Cada instrucción o dato del proceso puede ser referido por la dirección que ocupa en la memoria principal. 100 104 108 112 116 Observar en el ejemplo que se necesitan 2 bytes para representar al operando (observar valor 1026), pero el dato referido por este operando (dir. 1026) podría estar ocupando una cantidad de bytes diferente. Sistemas Operativos - Unidad IV

Repasando ... La memoria principal puede ser vista dividida en dos particiones que contienen: Sistema Operativo no residente, usualmente mantenido en la memoria baja junto al vector de interrupciones. Procesos de usuario, mantenido en la memoria alta. Sistemas Operativos - Unidad IV

Repasando ... Tiempo de Compilación Tiempo de Carga El enlace de instrucciones y datos a la memoria puede ocurrir en: Tiempo de Compilación Tiempo de Carga Tiempo de Ejecución Sistemas Operativos - Unidad IV

Repasando ... Enlace en tiempo de Compilación. Un código absoluto puede ser generado si la localización de inicio del programa se conoce a priori. Debe recompilarse el código si hay cambios en la localización de arranque. Sistemas Operativos - Unidad IV

Repasando ... Enlace en tiempo de Carga . Se genera código relocalizable si la localización de la memoria no se conoce en tiempo de compilación. Sistemas Operativos - Unidad IV

Repasando ... Enlace en tiempo de Ejecución. El enlace es demorado hasta tiempo de ejecución El proceso puede ser movido durante su ejecución de un segmento de memoria a otro. Se necesita que el hardware soporte mapeo de direcciones (por ej.: registros base y límite). Sistemas Operativos - Unidad IV

Repasando ... De lo anterior se definen dos Tipos de Direcciones: – Físicas – direcciones reales (vistas por la unidad de memoria). – Lógicas – generadas por el CPU ó referenciadas por el programa; también llamadas direcciones virtuales. Sistemas Operativos - Unidad IV

Repasando ... En los esquemas de enlaces de direcciones en tiempo de compilación y en tiempo de carga  Direcciones lógicas = Direcciones físicas En el esquema de enlace de direcciones en tiempo de ejecución  Direcciones lógicas  Direcciones físicas. Sistemas Operativos - Unidad IV

El Administrador de Memoria Principal FUNCIONES: Asigna espacio de memoria a los procesos que lo necesiten y lo liberan una vez que éstos terminen su ejecución. Registra las partes de la memoria que están en uso y las que no. Administra el intercambio entre la memoria principal y el disco. Sistemas Operativos - Unidad IV

Estrategias de administración de la Memoria Principal El Administrador de Memoria Principal Estrategias de administración de la Memoria Principal OBTENCIÓN: Estrategias de obtención por demanda Estrategias de obtención anticipada 2. COLOCACIÓN: Primer ajuste Mejor ajuste Peor ajuste 3. REEMPLAZO . OBTENCIÓN: Determina en qué momento debe obtenerse la información COLOCACIÓN: Define en qué parte de la memoria principal se ubicará la información entrante. . REEMPLAZO: Decide qué porción de los programas y/o datos se debe desalojar para dar espacio a la información entrante. Sistemas Operativos - Unidad IV

Esquemas para la Administración de la Memoria Principal El Administrador de Memoria Principal Esquemas para la Administración de la Memoria Principal Asignación Contigua Asignación No contigua Memoria Virtual Sistemas Operativos - Unidad IV

Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación Contigua Para un único usuario Nivel de multiprogramación Particiones fijas Particiones variables Sistemas Operativos - Unidad IV

Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación contigua para un único usuario Sistemas Operativos - Unidad IV

Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación contigua para un único usuario Estrategia “Overlay” : El tamaño de los programas está limitado por la cantidad de memoria principal. Sistemas Operativos - Unidad IV

Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación Contigua Nivel de multiprogramación Particiones fijas Traducción y carga absoluta Traducción y carga relocalizable Particiones variables Sistemas Operativos - Unidad IV

Asignación Contigua con PARTICIONES FIJAS Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación Contigua con PARTICIONES FIJAS Sistema Operativo La memoria está dividida en varias particiones de tamaño fijo. Cada partición puede contener exactamente un proceso. El nivel de multiprogramación está limitado por el número de particiones. Partición 1 Partición 2 Partición 3 Sistemas Operativos - Unidad IV

TRADUCCIÓN Y CARGA ABSOLUTAS Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación Contigua con PARTICIONES FIJAS Sistema Operativo TRADUCCIÓN Y CARGA ABSOLUTAS Partición 1 PROBLEMA: Aunque existan particiones libres no pueden ser aprovechadas por procesos en colas de otras particiones. Partición 2 Partición 3 Sistemas Operativos - Unidad IV

Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación Contigua con PARTICIONES FIJAS a b c d TRADUCCIÓN Y CARGA RELOCALIZABLE Sistema Operativo Partición 1 Partición 2 Partición 3 Sistemas Operativos - Unidad IV

Asignación Contigua con PARTICIONES FIJAS Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación Contigua con PARTICIONES FIJAS a b c d Sistema Operativo Aparece la Fragmentación Interna: Desperdicio de memoria dentro de una partición. Ocasionada porque la partición asignada es más grande que la requerida por el proceso. No puede ser asignada a otro proceso. Partición 1 Partición 2 Partición 3 Sistemas Operativos - Unidad IV

Asignación Contigua con PARTICIONES VARIABLES Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación Contigua con PARTICIONES VARIABLES Cada trabajo ocupa tanto espacio como necesita. El tamaño del trabajo a ubicar NO puede ser mayor que el almacenamiento principal disponible Sistemas Operativos - Unidad IV

Esquemas de administración de Memoria Principal Sistema Operativo 20 K 15 K 22 K libre 8 K Asignación Contigua con PARTICIONES VARIABLES Ejemplo: Sistemas Operativos - Unidad IV

Asignación Contigua con PARTICIONES VARIABLES Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación Contigua con PARTICIONES VARIABLES ¿Cómo encontrar un espacio apropiado para cargar un proceso? Examinar una lista de hoyos libres ¿Cómo satisfacer un requerimiento de tamaño N? Usar alguna Estrategia de Colocación: Primer ajuste o First-fit Mejor ajuste o Best-fit Peor ajuste o Worst-fit Sistemas Operativos - Unidad IV

Lista de Almacenamiento libre Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación Contigua con PARTICIONES VARIABLES a b c d e f g SISTEMA OPERATIVO Hueco de 16k Hueco de 5k Hueco de 30k Hueco de 14k ESTRATEGIA DEL PRIMER AJUSTE Asigna el primer hoyo que es lo suficientemente grande. Lista de Almacenamiento libre ( Se mantiene ordenada por dirección o a veces en orden aleatorio) Dirección Inicial Longitud Solicitud de 13k a 16k c 14k e 5k g 30k . Sistemas Operativos - Unidad IV

Lista de Almacenamiento libre Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación Contigua con PARTICIONES VARIABLES ESTRATEGIA DEL MEJOR AJUSTE a b c d e f g SISTEMA OPERATIVO Hueco de 16k Hueco de 5k Hueco de 30k Hueco de 14k Asigna el hoyo más pequeño que es lo suficientemente grande. Lista de Almacenamiento libre ( Se mantiene en orden ascendente por tamaño del hueco). Dirección Inicial Longitud e 5k c 14k a 16k g 30k Solicitud de 13k . Sistemas Operativos - Unidad IV

Lista de Almacenamiento libre Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación Contigua con PARTICIONES VARIABLES a b c d e f g SISTEMA OPERATIVO Hueco de 16k Hueco de 5k Hueco de 30k Hueco de 14k ESTRATEGIA DEL PEOR AJUSTE Asigna el hoyo más grande. Lista de Almacenamiento libre (Se mantiene en orden descendente por tamaño del hueco). Dirección Inicial Longitud g 30k a 16k c 14k e 5k Solicitud de 13k . Sistemas Operativos - Unidad IV

Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación Contigua con PARTICIONES VARIABLES Se disminuye la fragmentación interna, pero, aparece la fragmentación Externa: “Existe el espacio de almacenamiento total para satisfacer un requerimiento, pero no es contiguo”. Se puede reducir por: Condensación Compactación Sistemas Operativos - Unidad IV

Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación Contigua con PARTICIONES VARIABLES Sistema Operativo Sistema Operativo Condensación Unir o fusionar espacios o “huecos” adyacentes para formar uno más grande. Libre Libre Libre 15 K 15 K 8 K 8 K libre libre Sistemas Operativos - Unidad IV

Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación Contigua con PARTICIONES VARIABLES Compactación Desplazar los contenidos de la memoria hacia algún extremo de la misma Posible si se permite la relocalización en tiempo de ejecución. Costoso Sistema Operativo Sistema Operativo Libre 15 K 15 K 8 K Libre Libre 8 K libre Sistemas Operativos - Unidad IV

MULTIPROGRAMACIÓN CON INTERCAMBIO DE ALMACENAMIENTO Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación Contigua con PARTICIONES VARIABLES MULTIPROGRAMACIÓN CON INTERCAMBIO DE ALMACENAMIENTO Con esto, la totalidad del almacenamiento se dedica a un trabajo durante un breve período, ese trabajo es entonces retirado (es decir, intercambiado) y entra el nuevo. Un trabajo puede ser intercambiado varias veces, antes de llegar a su terminación. Sistemas Operativos - Unidad IV

MULTIPROGRAMACIÓN CON INTERCAMBIO DE ALMACENAMIENTO Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación Contigua con PARTICIONES VARIABLES MULTIPROGRAMACIÓN CON INTERCAMBIO DE ALMACENAMIENTO Los pasos que se seguirían son los siguientes: Sólo un usuario a la vez puede estar en el almacenamiento principal. Este usuario procede hasta que: a) Emite una petición de entrada/salida; o b) El tiempo se agota; o c) Termina de forma voluntaria. Sistemas Operativos - Unidad IV

MULTIPROGRAMACIÓN CON INTERCAMBIO DE ALMACENAMIENTO Esquemas de administración de Memoria Principal Asignación Contigua con PARTICIONES VARIABLES MULTIPROGRAMACIÓN CON INTERCAMBIO DE ALMACENAMIENTO El área de intercambio (también llamada “imagen del núcleo” ) para ese usuario se copia entonces en el almacenamiento secundario. La imagen del núcleo para el siguiente usuario es leída en el área de intercambio y el usuario procede hasta que es intercambiado y entra el nuevo usuario, etc. Este esquema era común en los primeros sistemas de tiempo compartido. Sistemas Operativos - Unidad IV

Resumen de la unidad La memoria principal puede almacenar un conjunto de bits de forma temporal La jerarquía de almacenamiento permite identificar las características de cada nivel de memoria del computador en función de : rapidez, capacidad y costos El administrador de memoria es el componente del Sistema Operativos encargado de la gestión del almacenamiento principal Existen 3 estrategias de administración de memoria ¿ cuáles son? Existen 3 esquemas de administración de memoria ¿cuáles son? El esquema de administración de memoria basado en particiones fijas puede ser de dos tipos ¿ cuáles? Con los esquemas de administración basados en particiones variables se soluciona el problema de fragmentación interna, pero aparece la fragmentación externa. Sistemas Operativos - Unidad IV