Ingeneria

Estructura de Computadores, Facultad de Informática, UCM, Curso 11-12

Tema 7: Memoria Virtual.
Objetivos:      Analizar la necesidad de introducir el mecanismo de memoria virtual en un computador. Estudiar el funcionamiento de la memoria virtual paginada y las alternativas de diseño para la tabla de páginas, políticas de búsqueda y políticas de sustitución. Estudiar el funcionamiento desustitución de segmentos. la memoria virtual segmentada y sus políticas de

Introducir la memoria virtual con segmentos paginados como una alternativa de síntesis de las dos anteriores Analizar el sistema de memoria virtual de algunos procesadores. Contenido:

1. Gestión de memoria 2. Memoria virtual 3. Memoria virtual segmentada 4. Memoria con segmentos paginados 5. Ejemplo de sistema dememoria virtual: procesador Pentium II 1. Gestión de memoria

El sistema de memoria virtual de los actuales computadores surgió para liberar al programador de una serie de tareas relacionadas con el uso que los programas debían realizar con la memoria. La memoria virtual automatiza la gestión entre los dos niveles principales de la jerarquía de memoria: memoria principal y disco. Antes de entrar enlos mecanismos específicos de la memoria virtual revisaremos una serie de funciones que deben incorporarse en la gestión de memoria.

1.1. Solapamiento (overlay)
El tamaño de la memoria principal disponible en los computadores ha aumentado de forma sostenida desde sus orígenes. Sin embargo, el tamaño de los programas ha crecido más rápidamente, por lo que la necesidad de ejecutar programas queno cabían en la memoria principal ha sido una constante en la historia de los computadores. Una forma de superar esta limitación es el uso de la técnica de solapamiento (overlay). Esta técnica divide en módulos el programa cuyo tamaño sobrepasa la capacidad de la memoria principal, y que reside por tanto en memoria secundaria (disco). Después se introducen en los lugares adecuados de cada módulo,y al margen de la lógica propia del programa, las instrucciones de E/S necesarias para cargar en memoria principal aquellos módulos cuyas instrucciones deban ejecutarse o cuyos datos vayan a ser referenciados en el inmediato futuro. Es decir, el propio programa se ocupa de cargar por anticipado los módulos que van a ser referenciados.

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Con este mecanismo se puede superar la limitación del tamaño de la memoria principal, pero tiene el inconveniente de hacer depender el programa de las dimensiones concretas de la memoria del computador para el que se codifica, obligando a revisar la división modular del programa cuando cambie la configuración de la máquina.
Memoria principal

Disco

M1

M1

M2

M3M4

M2 e/s

1.2. Reubicación
En sistemas con multiprogramación se necesita que varios programas residan simultáneamente en memoria. El tiempo de CPU se va distribuyendo entre ellos de acuerdo a una política de prioridades determinada. La ubicación en memoria de los programas no se conoce en tiempo de compilación, por lo que no se pueden generar direcciones absolutas. Para conseguir unaasignación dinámica de memoria en tiempo de ejecución se utilizan registros de reubicación. La dirección efectiva se obtiene sumando a la dirección generada por el compilador el contenido del registro de reubicación asignado al programa.

1.3. Paginación
La paginación también surgió de la necesidad de mantener más de un programa residente en memoria cuando la capacidad de ésta es inferior a la sumade los tamaños de los programas. Se trata de un mecanismo automático de solapamiento múltiple que practica el Sistema Operativo para hacer posible la multiprogramación. El espacio de memoria principal se divide en bloques de tamaño fijo denominados páginas. Los programas se dividen también en páginas y residen en el disco. El Sistema Operativo se encarga de asignar páginas físicas a los programas...