SISTEMAS OPERATIVOS T3

MEMORIA PRINCIPAL

Recurso a compartir entre el SO y los procesos

MULTIPROGRAMACION

Memoria principal dividida en dos partes:

*Una parte para el SSOO

*El resto repartida entre los procesos en ejecucion:
Espacio independiente a cada proceso
Evitar interferencias

SISTEMA DE GESTION O ADMINISTRACION DE MEMORIA

La parte del SO que lleva a cabo, dinámicamente, las tareas de Reparto y Control de la memoria

PRINCIPIOS DE UN SISTEMA DE MULTIPROGRAMACION

Reubicación, Protección, Compartición, Mantener la organización lógica de los programas, Conocer su organización física, Maximizar el rendimiento

JERARQUIA DE TRADUCCIONES

Transformacion de un programa que se encuentra en un fichero en disco, en un programa ejecutable en un computador

FORMTO TIPICO DE UN EJECUTABLE

JERARQUIA DE MEMORIA

CACHE

Contiene copia de instruccion/dato que son accedidos + rapido que el original.
Funcionan porque explotan las localidad de las referencias del codigo

TIPOS DE LOCALIDAD

Espacial y Temporal

LOCALIDAD ESPACIAL

Si un item es referenciado, las direcciones proximas a el tienden tambien a ser referenciadas

LOCALIDAD TEMPORAL

Si un item referenciado, tiende de nuevo a ser referenciado en breve

TIEMPO EFECTIVO DE ACCESO (TAE)

Tiempo medido de acceso a una celda de memoria

REQUISITOS DE LA GESTION DE MEMORIA (I)

Asigna memoria garantizando:
Protección
Compartición
Reubicación

LA GARANTIA DE PROTECCION CONSISTE EN:

Un proceso no accede a memoria de otro
Diferentes permisos de acceso

LA GARANTIA DE COMPARTICION CONSISTE EN:

De datos/codigo entre procesos
Permite el ahorro de memoria

LA GARANTIA DE REUBICACION CONSISTE EN:

En sist. multiprogramados, un programa debe poder cargarse en diferentes zonas de memoria

REQUISITOS DE LA GESTION DE MEMORIA (II)

El SO debe esconder:
La organización física (jerarquía de niveles, estructura no lineal) de la memoria física
Para que el usuario tenga una visión lógica. Permite la estructuración de un programa en módulos

NIVELES DE GESTION DE MEMORIA

Gestor de memoria: Asigna porciones de memoria al proceso
Gestor de memoria del proceso: Gestiona estas porciones (Ej. Malloc y free)

PROCESAMIENTO DE UN PROGRAMA

Etapas por las que pasa un programa antes de cargarse en memoria

COMPILADORES Y ENSAMBLADORES

Sus salidas contienen direcciones reubicables y referencias externas

ENLAZADORES

Resuelven las referencias externas de las subrutinas compiladas o ensambladas por separado

CARGADORES

Ligan direcciones reubicables a direcciones absolutas

LIGADURA DE DIRECCIONES

Correspondencia entre direcciones, de intrucciones y datos del programa con las direcciones de memoria

ENLAZADO Y CARGA

DIRECCION LOGICA (VIRTUAL)

Generada por la CPU

DIRECCION FISICA

Direccion que se pasa al controlador de memoria

TRADUCCION DE DIRECCIONES

MMU (MEMORY MANAGMENT UNIT)

Dispositivo de hardware que traduce direcciones virtuales en físicas.
Implementa la protección.
Determina la forma en la que el SO gestiona la MMU

ESQUEMAS DE ASIGNACION CONTIGUA

Gestion de memoria en sist. multiprogramados
Intercambio
Fragmentacion
Compactacion

GESTION DE MEMORIA EN SISTEMAS MULTIPROGRAMADOS

Asignacion estatica
Asignacion dinamica

ESQUEMAS DE ASIGNACION CONTIGUA

La memoria principal asignada a un proceso es un unico bloque de memoria contigua

ESQUEMA DE ASIGNACION NO CONTIGUA

Se permite que el programa este dividido en bloques, o segmentos que se pueden colocar en zonas no necesariamente contiguas de memoria principal

PARTICIONES

*El SO ocupa permanentemente una región de memoria
*El resto se particiona entre los procesos de forma: Estática y dinámica

El SO mantiene info. sobre las particiones asignadas y libres (huecos)

PARTICION ESTATICA

Numero fijo de particiones, igual o diferente tamaño

PARTICION DINAMICA

Particiones de diferente tamaño y numero

ASIGNACION EN SIST. DE PARTICIONES VARIABLES

Primer encaje y Mejor encaje

PRIMER ENCAJE

Asigna el primer hueco suficientemente grande

MEJOR ENCAJE

Asigna el espacio más pequeño lo suficientemente grande, hay menos hueco sobrante

FRAGMENTACION EXTERNA

Existe espacio para satisfacer la peticion pero no es contiguo

FRAGMENTACION INTERNA

La memoria asignada es mayor que la usada
La diferencia entre ambas es memoria interna a una particion que no se usa

COMPACTACION

Tecnica para reducir la fragmentacion externa → arrastra los contenidos de memoria a un lugar para reunir la memoria libre en un bloque
Posible en sist. con reubicacion dinamica

INTERCAMBIO (SWAPPING)

Intercambiar procesos entre memoria principal y secundaria

CARACTERISTICAS DEL INTERCAMBIO

-Se aconseja en sist. de tiempo compartido
-Un proceso se saca de memoria si: Cierto tiempo va a estar bloqueado, o se necesita compartir CPU y memoria
-Su factor principal en el tiempo de intercambio es el tiempo de transferencia, proporcional a la memoria intercambiada
UNIX, windows, etc

GESTION DE MEMORIA

Los SO multitarea asignan uina zona de memoria a cada proceso de usuario: Garantiza que el usuario no lea/escriba de(en) la memoria de otro proceso

PROTECCION Y REUBICACION

REGISTROS BASE Y LIMITE

PROTECCION HARDWARE DEL DIRECCIONAMIENTO

ORGANIZACIONES NO CONTIGUAS

Paginación
Segmentación
Intel x86

SEGMENTACION

Trozos de diferente tamaño

PAGINACION

Todos los bloques tienen el mismo tamaño

PAGINACION: IDEAS BASICAS

El MMU divide el programa en bloques de igual tamaño
-Memoria física: Divide en bloques "Marcos de página”
-Espacio lógico: Divide en bloques “Paginas”
Mantiene rastro de los marcos libres

SEGMENTACION: IDEAS BASICAS

Un programa es una coleccion de unidades logicas(Segmentos)

ESQUEMA DE TRADUCCION

ESQUEMA DE TRADUCCION: EJEMPLO

IMPLEMENTACION DE LA TP

ACCESO A MEMORIA

TRADUCCION DE SEGMENTACION

EJEMPLO INTEL 80×86

MEMORIA VIRTUAL

Permite que el sistema operativo disponga de mayor cantidad de memoria disponible fisicamente
Los programas pueden ser mas grandes que la memoria fisica
Se utiliza el disco como almacen secundario de procesos
Idea: Mantener en memoria principal solo los fragmentos de cada proceso que se este utilizando

TECNICAS DE GESTION DE MEMORIA VIRTUAL

Paginación y Segmentación

PAGINACION POR DEMANDA

Busca:
- tiempo de respuesta y + cantidad de programas en memoria
Combina paginación con intercambio (swap)

PAGINACION POR DEMANDA

Si se adivina correctamente y se trae a memoria solo las paginas necesarias, el proceso se ejecuta igual a que si hubieramos traido todas

MEMORIA VIRTUAL: BENEFICIOS

Se eliminan los overlays, caben mas procesos simultaneamente, no hay preocupacion por la memoria

MEMORIA VIRTUAL: RIESGOS

Si se escogen mal los fragmentos deberá recurrirse frecuentemente al disco
Cumplen una fuerte localidad: Los siguientes accesos suelen estar cerca de los anteriores

MEMORIA VIRTUAL: EL SO DECIDE…

Que partes cargar
Cuando cargarlas
Donde ubicarlas

Se cargan parcialmente en memoria real, el SO lleva toda la gestión

PAGINAS VALIDAS Y O VALIDAS

Validas: En memoria principal
No validas: Solo en disco

Estas paginas se marcan en la tabla de paginas por medio de un bit de validez

FALLO DE PAGINA

Si se intenta acceder a una pagina no valida el hardware genera una excepcion llamada fallo e pagina (page fault)
Provoca que el SO recupere del disco (swap area) la pagina requerida. Se reintenta la instruccion que ocasiono el fallo

PAGINACION POR DEMANDA: VENTAJAS

Los programadores disponen de mas espacio de memoria que la disponibilidad de la real
Mejora el rendimiento general del sistema
Importante: Mantener baja la frecuencia de fallos de pagina → aumentara y frenara la ejecucion de procesos

ALGORITMOS DE GESTION DE MEMORIA VIRTUAL

ALGORITMO DE REEMPLAZO

Si no hay marco libre→usar algoritmo de reemplazo de pagina parar escoger un marco victima
Escribir la pagina victima en el disco y actualizar tablas
Leer la pagina del disco y colocarla en el marco recien liberado y actualizar tablas
Reiniciar el proceso de usuario

BIT DE MODIFICACION

ALGORITMOS DE REEMPLAZO

FIFO
OPTIMO
LRU (LAST RECENTLY USED)

FIFO

Problema: Puede prescindir de paginas a las que se accede con frecuencia
Padece la anomalia de Belady (aumenta el numero de fallos de
paginas cuando se asignan mas paginas reales al proceso)
Propiedad de pila

EFECTO BELADY

REEMPLAZO OPTIMO (MINIMO)

Escoger como victima la pagina que mas tarde en volver a ser accedida
Presenta la frecuencia de fallos de pagina mas baja
Requiere presciencia (No implementable)
Util como referencia de comparacion

LRU

Aproximacion implementable del optimo
Se asocia a cada pagina en el instante en que se uso por ultima vez
Implementacion: Contadores y pila
Requiere hardware extra (es costoso)
Los sistemas reales implementan aproximaciones a la LRU

ALGORITMOS DE CONTEO