Sistemas operativos 2 administación de memoría

Administración de la memoria

Introducción
En este trabajo se estudian las técnicas de gestión de la memoria, partiendo de las utilizadas en los primeros sistemas operativos para llegar a la memoria virtual, a la que se dedica especial atención. Se describe el soporte de la memoria virtual y las políticas que se aplican en los diversos aspectos de su gestión. Los ejemplos introducidospretenden aportar una perspectiva histórica.

Administración de Memoria - Introducción

En la memoria física de un computador coexisten el sistema operativo, las rutinas de enlace dinámico y los programas de usuario. En los sistemas operativos modernos la gestión de memoria resuelve aspectos como:

 La carga de programas y su ubicación. Hay que establecer la correspondencia entre las direccioneslógicas del programa y su ubicación física en memoria.

 La presencia simultánea de más de un programa en memoria.

 La posibilidad de cargar rutinas en tiempo de ejecución (rutinas de enlace dinámico).

 La compartición de espacios de memoria por varios programas.

 La ejecución de programas que no caben completos en memoria.

 La gestión eficiente del espacio de memorialibre.

A lo largo de la historia, los sistemas operativos han ido introduciendo conceptos y mecanismos hasta llegar a ofrecer las características comentadas. Como el camino ha sido largo y son muchos los aspectos que se combinan hoy en día, conviene revisar las políticas de gestión de memoria teniendo en cuenta las propiedades fundamentales que pueden ofrecer:

(a) Número de programas quepuede haber en memoria: un programa o varios programas.

(b) Si los programas pueden salir y entrar de memoria durante su ejecución: permanentes o no permanentes

(c) Si un programa debe ocupar posiciones consecutivas de memoria: contiguo o no contiguo

(d) Si un programa debe estar cargado entero para poder ejecutarse: entero o no entero

No todas las combinaciones de estaspropiedades tienen sentido. Las políticas de gestión que se encuentran en los sistemas operativos a lo largo de la historia, a medida que se van eliminando restricciones, son las siguientes:

(1) Programa único, permanente, contiguo y entero: monitor residente.

(2) Varios programas, permanentes, contiguos y enteros: particionado fijo (MFT) o variable (MVT).

(3) Programas no permanentes(swapping).

(4) Programas no contiguos: paginación y segmentación.

(5) Programas no contiguos y no enteros: enlace dinámico y memoria virtual.

Además, es posible (y a veces conveniente) combinar políticas. Por ejemplo, la memoria virtual no excluye el enlace dinámico, se basa en la paginación y a veces se combina con el swapping de programas.

Los conceptos sobre evaluación derendimiento introducidos en el Capítulo 1 se aplican directamente a la gestión de la memoria. Hay que recordar que se consideran básicamente dos aspectos, uno espacial y otro temporal:

 La eficiencia que consigue el mecanismo en la utilización del espacio de memoria física del computador (eficiencia espacial). Las pérdidas de eficiencia están provocadas por la fragmentación, interna o externa. Lafragmentación externa, además, provoca la degradación de la memoria y la necesidad de compactar, lo que a su vez incide en pérdida de eficiencia temporal.

 La pérdida de eficiencia temporal en la CPU (overhead) que produce la aplicación de la política. Hay que considerar si requiere soporte hardware y mecanismos de protección adicionales, y el coste de ejecutar el código necesario para la gestión.A continuación estudiaremos las políticas de gestión de memoria atendiendo a (1) los mecanismos hardware y de protección que requiere, (2) cómo resuelve la carga y reubicación de los programas, y (3) las necesidades de gestión que plantea al sistema operativo. Hay que incidir en que los sistemas operativos actuales utilizan memoria virtual soportada por paginación, a veces en combinación con...