UNIDAD 3 AMINISTRACION DE MEMORIA

3.1 Políticas y Filosofía

Filosofía

La memoria principal puede ser considerada como un arreglo lineal de localidades de almacenamiento de un byte de tamano. Cada localidad de almacenamiento tiene asignada una direccion que la identifica. 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 datos y procesos que actualmente se estan utilizando. Sea cual sea es esquema de organizacion del almacenamiento que se adopte para un sistema especifico es necesario decidir que estrategias se deben utilizar para obtener un rendimiento optimo.

Políticas

FIFO: Los procesos se despachan de acuerdo a su tiempo de llega a la cola de procesos listos, si un proceso llega al procesador sale hasta que termine. La politica FIFO actualmente no se usa como el esquema principal de un sistema, pero si por ejemplo cuando se usa una politica de prioridades y hay procesos con la misma prioridad, a estos se les podria aplicar FIFO. Round Robin: Los procesos se despachan en la forma que lo hace el FIFO, pero se les asigna una cantidad limitada de tiempo (CUANTUM) en el procesador, si no termina en ese lapso se manda al final de la lista de procesos listos.  SJF (Shortest job first - Prioridad del trabajo mas corto): Se ejecuta primero el proceso en espera que tiene el menor tiempo estimado. SJF favorece a los procesos cortos, ya que los largos podrian llegar a rezagarse mucho tiempo e incluso nunca ejecutarse.  SRT (Sortest remaining time scheduling ? Tiempo restante mas corto. En SJF una vez que un proceso comienza su ejecucion continua hasta terminar. En SRT, un proceso en ejecucion puede ser desposeido por uno nuevo de menor tiempo de ejecucion.  HRN: (highest response ratio next ? Prioridad de la tasa de respuesta mas alta): Politica no apropiativa que corrige el retraso excesivo de procesos grandes que produce el SJF, para asi no caer en un favoritismo excesivo por los procesos cortos, lo logra usando una formula basada en el tiempo de espera y el tiempo de servicio, con lo cual la prioridad de cada trabajo no solo esta en funcion del tiempo de servicio sino tambien del tiempo que ha esperado para ser atendido. 3.2 Memoria Real La memoria real o principal es en donde son ejecutados los programas y procesos de una computadora y es el espacio real que existe en memoria para que se ejecuten los procesos.  Por lo general esta memoria es de mayor costo que la memoria secundaria, pero el acceso a la información contenida en ella es de mas rápido acceso.                  Los términos “memoria” y “almacenamiento” se consideran equivalentes.          Los programas y datos deben estar en el almacenamiento principal para: Poderlos ejecutar. Referenciarlos directamente  Solo la memoria cache es mas rápida que la principal, pero su costo es a su vez mayor. Cuando no existe memoria virtual no hay diferenciación entre el espacio de direcciones y la memoria real; el espacio de direcciones que puede ser usado en los programas tiene idéntico tamaño al espacio de memoria real posible. Si se utiliza memoria virtual, el espacio de direcciones disponibles para los programas es aquel determinado por el tamaño de la memoria virtual implementada y no el espacio de direcciones provisto por la memoria real disponible (el espacio de la memoria virtual sera mayor que el de la memoria real). La organización y administración de la “memoria principal”, “memoria primaria” o “memoria real” de un sistema ha sido y es uno de los factores mas importantes en el diseño de los S. O. (Ver la figura 3.2.1)  Administracion de almacenamiento    ¿Cómo se maneja la administración de almacenamiento?       Para que un sistema informatico sea comodo para los usuarios, el sistema operativo proporciona una ista logica y uniforme del sistema de almacenamiento de la informacion.. El sistema operativo abstrae las propiedades fisicas de los dispositivos de almacenamiento y define una unidad de almacenamiento logico, el archivo. El sistema operativo asigna los archivos a los soportes fisicos y accede a dichos archivos a traves de los dispositivos de almacenamiento. Almacenamiento del sistema de archivos La gestion de archivos es uno de los componentes mas visibles de un sistema operativo. Las computadores pueden almacenar la informacion en diferentes tipos de medios fisicos.Los discos magneticos, discos opticos y cintas magneticas son habituales. .         Cada uno de estos medios tiene sus propias caracteristicas y organizacion fisica.Cada medio se controla mediante un dispositivo, tal como una unidad de disco o una cinta, que tambien tiene sus propias caracteristicas distintivas        Estas propiedades incluyen la velocidad de acceso, la capacidad, la velocidad de transferencia de datos y el metodo de acceso (secuencial o aleatorio).         Un archivo es una coleccion de informacion relacionada definida por su creador. Comunmente, los archivos representan programas(tanto en formato fuente como en objeto) y datos. Los archivos de datos pueden ser numericos, alfabeticos, alfanumericos o binarios. Los archivos pueden tener un formato libre(como, por ejemplo, los archivos de texto) o un formato rigido, como por ejemplo una serie de campos fijos. 3.3 Organizacion de la Memoria Virtual MEMORIA VIRTUAL La memoria virtual es una técnica para proporcionar la simulación de un espacio de memoria mucho mayor que la memoria física de una maquina.Esta ilusión permite que los programas se hagan sin tener en cuenta el tamaño exacto de la memoria física.  La memoria virtual ha llegado a ser un componente esencial de la mayoría de los S.O actuales. Y como en un instante dado, en la memoria solo se tienen unos pocos fragmentos de un proceso dado, se pueden mantener mas procesos en la memoria.Esta tecnología apareció en 1960 en la Universidad de Manchester (Inglaterra), en el sistema “Atlas”.  Los métodos más comunes de implantación son mediante: Técnicas de “paginación”. Técnicas de “segmentación”. Una combinación de ambas técnicas. La evolución en las organizaciones de almacenamiento puede resumirse como sigue: Real: Sistemas dedicados a un solo usuario. Real: Sistemas de multiprogramación en memoria real: Multiprogramación en partición fija: Absoluta. Relocalizable (reubicadle). Multiprogramación en partición variable. Virtual: Multiprogramación en almacenamiento virtual: Paginación pura. Segmentación pura. Combinación paginación / segmentación. Segmentación La segmentación permite al programador contemplar la memoria como si constara de varios espacios de direcciones o segmentos. Los segmentos pueden ser de distintos tamaños, incluso de forma dinámica. Las referencias a la memoria constan de una dirección de la forma (numero de segmento, desplazamiento).  La segmentación permite al programador contemplar la memoria como si constara de varios espacios de direcciones o segmentos. Los segmentos pueden ser de distintos tamaños, incluso de forma dinámica. Las referencias a la memoria constan de una dirección de la forma (numero de segmento, desplazamiento). La segmentación permite al programador contemplar la memoria como si constara de varios espacios de direcciones o segmentos. Los segmentos pueden ser de distintos tamaños, incluso de forma dinámica. Las referencias a la memoria constan de una dirección de la forma (numero de segmento, desplazamiento).  1. Simplifica la gestión de estructuras de datos crecientes. Si el programador no conoce a priori cuan larga puede llegar a ser una estructura de datos determinada, es necesario suponerlo a menos que se permitan tamaños de segmentos dinámicos. Con memoria virtual segmentada, a la estructura de datos se le puede asignar a su propio segmento y el S.O expandirá o reducirá el segmento cuando se necesite. 2. Permite modificar y recopilar los programas independientemente, sin que sea necesario recopilar o volver a montar el conjunto de programas por completo. 3. Se presta a la comparición entre procesos. Un programador puede situar un programa de utilidades o una tabla de datos en un segmento que puede ser referenciado por otros procesos. 4. Se presta a la protección. Puesto que un segmento puede ser construido para albergar un conjunto de procedimientos y datos bien definido, el programador o el administrador del sistema podrán asignar los permisos de acceso de la forma adecuada. En el estudio de la segmentación simple, se llego a la conclusión de que cada proceso tiene su propia tabla de segmento y que, cuando todos los segmentos se encuentran en la memoria principal, la tabla de segmentos del proceso se crea y se carga en la memoria. Cada entrada de la tabla contiene la dirección de comienzo del segmento correspondiente de la memoria principal, así como su longitud. La misma estructura se necesitara al hablar de un esquema de memoria virtual basado en la segmentación donde las entradas de la tabla de segmentos pasan a ser mas complejas.  Otro bit de control necesario en la entrada de la tabla de segmentos es un bit de modificación que indique si el contenido del segmento correspondiente ha sido modificado desde que se cargo por última vez en la memoria principal. Si no ha habido cambios, no será necesario escribir en el disco el segmento cuando llegue el momento de reemplazarlo en el espacio que ocupa actualmente. Otro bit de control necesario en la entrada de la tabla de segmentos es un bit de modificación que indique si el contenido del segmento correspondiente ha sido modificado desde que se cargo por última vez en la memoria principal. Si no ha habido cambios, no será necesario escribir en el disco el segmento cuando llegue el momento de reemplazarlo en el espacio que ocupa actualmente. La memoria virtual también simplifica la carga del programa para su ejecución llamado reubicación, este procedimiento permite que el mismo programa se ejecute en cualquier posición de la memoria física.  Almacenamiento virtual "significa la capacidad de direccional un espacio de almacenamiento mucho mayor que el disponible en el almacenamiento primario de determinado sistema de computación” .  Las direcciones generadas por los programas en su ejecución no son, necesariamente, aquellas contenidas en el almacenamiento primario (memoria real), ya que las direcciones virtuales suelen seleccionarse dentro de un numero mucho mayor de direcciones que las disponibles dentro del almacenamiento primario.  Implicaciones de la memoria virtual  Esta organización ofrece al programador varias ventajas sobre un espacio de direcciones no segmentado: Organización  Puesto que solo algunos de los segmentos de un proceso estarán en la memoria principal, se necesita un bit en cada entrada de la tabla de segmentos para indicar si el segmento correspondiente esta presente en la memoria principal. Si el bit indica que el segmento esta en la memoria, la entrada incluye también la dirección de comienzo y la longitud del segmento. 3.4 Administracion de la Memoria Virtual ADMINISTRACIÓN MEMORIA VIRTUAL La clave del concepto de memoria (almacenamiento) virtual esta en la disociación: De las direcciones a las que hace referencia un programa. De las direcciones disponibles en la memoria real (almacenamiento primario). El S. O. intenta predecir las páginas que un proceso va a necesitar y a continuación precarga estas páginas cuando hay espacio disponible Mientras el proceso ejecuta sus páginas actuales, el sistema carga páginas nuevas que estarán disponibles cuando el proceso las pida, debido a ello, el tiempo de ejecución de un proceso se puede reducir. Para obtener un rendimiento optimo, la pagina que se debe reemplazar es aquella que tardara mas tiempo en ser utilizada. Esta estrategia optima de reemplazo se denomina OPT o MIN. Es una tecnica sencilla. Todas las paginas que se encuentran en el almacenamiento principal tienen la misma probabilidad de ser elegidas para el reemplazo. Esta estrategia podria seleccionar cualquier pagina para ser reemplazada, incluyendo la siguiente pagina la que se hara referencia. Las decisiones de reemplazo aleatorio se de paginas se pueden tomar rapidamente y con un numero significativo de marcos de pagina. Es un esquema que casi no se utiliza por su enfoque aleatorio de acertar o errar. Cada pagina se registra en el instante que entro en el almacenamiento primario. Cuando se necesita reemplazar una pagina, se escoge la que ha permanecido en el almacenamiento durante el mayor tiempo. Belady, Nelson y Shelder descubrieron que al utilizar el reemplazo de paginas PEPS, ciertos patrones de referencia a pagina originan mas fallas de paginas cuando aumenta el numero de marcos de pagina asignados a un proceso. Este fenomeno se denomina Anomalia PEPS o anomalia Belady. La columna de la izquierda indica el patron de referencias a paginas de un proceso. La primera tabla muestra como dicho patron a referencia de paginas hace que las paginas se carguen a memoria y se reemplacen en secuencia PEPS cuando se asignan tres marcos de paginas a proceso. Mientras el proceso se ejecuta con sus páginas actuales, el sistema carga las demás páginas que estarán disponibles cuando las requiera el proceso. Estrategias de Obtención Determinan cuando se debe de transferir una pagina o un segmento de almacenamiento secundario al primario. Las estrategias de obtencion por demanda esperan a que un proceso en ejecucion haga referencia a una pagina o un segmento antes de traer la pagina o el segmento de almacenamiento primario. Los esquemas de obtencion anticipada intentan determinar por adelantado a cuales paginas o segmentos hara referencia un proceso. Estrategias de Colocación  Determinan en que lugar del almacenamiento primario se debe colocar una pagina o un segmento entrante. Una pagina entrante se puede colocar en cualquier marco de pagina disponible. Estrategias de Reemplazo Sirven para decidir cual pagina o segmento se debe desplazar para dar espacio a una pagina o segmento entrante cuando esta completamente ocupado el almacenamiento primario.} Las rutinas de administracion de almacenamiento del Sistema operativo deben decidir que pagina del almacenamiento primario se debe desplazar para dejar espacio a una pagina entrante .  Principio de Optimalidad Reemplazo de Páginas aleatorio Reemplazo de páginas de primeras entradas-primeras salidas (PEPS) Anomalias PEPS