memoria - sistemas operativos

7/21/2019 Memoria - Sistemas Operativos

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1

Gestin de Memoria

Captulo 3

3.1 Gestin bsica de memoria

3.2 Intercambio (swapping)3.3 Memoria virtual

3.4 l!oritmos de sustitucin de p!inas

3." Modelando al!oritmos de sustitucin de p!inas

3.# Cuestiones de dise$o en sistemas pa!inados3.% Cuestiones de implementacin

3.& 'e!mentacin


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2

Introduccin (1)

Idealmente los pro!ramadores *uieren memoria+ muc,a rpida no voltil barata

-istoria+ 1&/0s M' (#4) monousuario C5M overla6s

+ 1&/0s 78 (4Mb) multiusuario (docenas)

+ 2///0s 9indo:s #4Mb (normal "12 Mb)

;erar*ua de memorias+ Cac,s un problema de costes


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3

Introduccin (2)

?raba@os del !estor de memoria+ Au< memoria est libre5ocupada

+ si!nacin5liberacin de memoria a procesos

+ Intercambio =MBdisco Clases de !estores de memoria

+ Con intercambio

':appin! 6 pa!inacin

+ 'in intercambio


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4

'olo un pro!rama en memoria (@unto con el ') 'e car!a 6 se *ueda a, ,asta *ue acaba (C5M)

M''

DI'

(Dasic Inputuput '6stem)

palmTop, empotradosminis

Gestin bsica de memoria (1)Monopro!ramacin sin intercambio ni pa!inacin


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"

Gestin bsica de memoria (2)Multipro!ramacin con particiones Ei@as


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#

Planificacin *ueda libre una particin F*u< traba@o car!ar

+ >l primero en la cola *ue *uepa

Hra!mentacin interna+ >l ms !rande de la cola *ue *uepa

'e per@udica a los pe*ue$os (6 debe ser al rev


7/62%Ka utiliLacin de C es Euncin del nN. de procesos en memoria

Grado de multiprogramacin

Gestin bsica de memoria (4)Modelo de multipro!ramacin


8/62&

BKos procesos son independientesBn !rado de multipro!ramacin

Bp Eraccin de tiempo *ue un proceso est esperando una I5

BtiliLacin de la C O 1 + pn

BKos procesos no son independientes 1 sola CBP los otros en preparados (esperando).

proJimacin vlida. >@emplo

32Mb memoria

el ' ocupa 1#Mb

cada proceso de usuario 4Mb OP n O 4Q si pO/.& C O #/R

'i compramos 1#Mb OP n O &Q si pO/.& C O &3RQ !anancia 3&R

'i compramos otros 1#Mb CO3RQ !anancia 12R

Gestin bsica de memoria (")Modelo de multipro!ramacin

(Ka seccin 4.1.4 no entra para el eJamen)


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Reubicacin Fdnde reside un pro!rama esttica dinmicaLas direcciones de un programa suelen ser relativas a su direccin de comienzo.PERO ... al montar un programa no se sabe dnde se va a ejecutar.

SOLUCIOES

!odi"icacin de direcciones durante la carga #est$tico%

Registro de Reubicacin #o registro base% #permite reubicacin din$mica%

&ir.'irtual

Registro deReubicacin

&ireccinReal(

6000

5166

4418

4200

2854

512

0

A

B

C

A

B

C

1345

0

747

0

2341

0

Espacio 'irtual Espacio Real

Ra) *+,-Rb) --+

Rc) ,*

Gestin bsica de memoria (#)=eubicacin 6 proteccin


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1/

Proteccin acceso indiscriminado a cual*uier rea de memoria

RegistroL/mite

Registro0ase

&ireccin'irtual ( SEA!E53CI>


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23

Memoria 7irtual (2). a!inacin

osicin 6 Euncin de la MM


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24

Ka memoria virtual se divide enp!inas

Ka memoria Esica en marcos de p!inatama$o p!ina O tama$o marco

Conversin:

MOV R!" #$%ireccin # est& en '&ina #$ P&ina # est& en arco *$ %ireccin f+sica es ,1-*

MOV R!" ,1-*$%ireccin ,1-* est& en '&ina *$ P&ina * est& en arco $ %ireccin f+sica es *45/

0 MOV R!" */,# 2

Memoria 7irtual (3).a!inacin


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2"

Memoria 7irtual (4). a!inacin

32%&/ est en la p!ina & (32%#&)

Ka p!ina tiene 8Ka MM !enera un ?=

3T de P6!78:

1. leir v+ctia*. scribir a disco (si 9ace falta)

. Carar la nueva '&ina.4. Reiniciar MOV R!" */,#

P.ee:1. V+ctia la del arco 1.*. 0escribir2 7ndicar ;ue '&ina 1: n un ordenador los procesos tienen un espacio de direccionamiento de1/24 p!inas 6 mantienen en memoria su tabla de p!inas. Ka sobrecar!a por

lectura de una palabra desde la tabla de p!inas es de " ns. ara reducir esta

sobrecar!a el ordenador tiene una ?KD con 32 entradas (p!ina virtual num.

marco) *ue tarda 1 ns en realiLar una consulta. FCul debe ser la tasa de aciertos

en dic,a memoria asociativa para reducir la sobrecar!a a 2 ns.

M i 7i t l (1")


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3#

Memoria 7irtual (1")?abla de p!inas invertida5,as,

?abla de p!inas Velocidad de traduccin

(roceso p!ina virtual)


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3%

Memoria 7irtual (1#).

T4.*1n ordenador con p!inas de &SD memoria principal de 2"#MD 6 un espaciode direccionamiento virtual de #4GD utiliLa una tabla de p!inas invertida paraimplementar su memoria virtual. FCmo de !rande debera ser la tabla ,as, para

ase!urar *ue por t


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3&

Memoria 7irtual (1%)

T4.1*na m*uina tiene un espacio de direcciones de 32 bits 6 una p!ina de &S. latabla de p!inas est en ,ard:are con una palabra de 32 bits por cada entrada. liniciar un proceso la tabla de p!inas se copia al ,ard:are desde la memoria con una

palabra cada 1// ns. 'i cada proceso se e@ecuta durante 1// ms (inclu6endo el tiempo

de car!a de la tabla de p!inas) Fcul es la Eraccin del tiempo de C *ue se dedica

a la car!a de las tablas de p!inas


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3

l!oritmos de sustitucin de p!inas (1)

'e produce una Ealta de p!ina 6 no ,a6 memoria libre

1. >le!ir victima

2. Klevar victima a disco (si sucia)

3. >n ? victima no presente

4. ?raer nueva p!ina al marco donde estaba la vctima". ctualiLar ? nueva est presente 6 marco 6 dems inEo

FCmo ele!ir la vctima

l!oritmos de sustitucin de p!inas

roblemas similares Memoria cac,< Cac,< de un servidor :eb


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4/

b@etivo de todos los al!oritmos de sustitucin

>le!ir p!inas *ue !eneren el menor nUmero de Ealtas de p!ina.

>n todos los al!oritmos ,a6 una constante el nN de marcos eJistentes

lorito 'tio de sustitucin de '&inas

Auitar la p!ina *ue tardar ms tiempo en ser reEerenciada

Imposible implementar



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41

8o utiliDada recienteente (8RB: 8ot RecentlE Bsed)

Dasado en los bits R(reEerenciada) 6 M(modiEicada ensuciado)Inicialmente todas las p!inas (en ?) =O/ MO/

Cada interrupcin de relo@ todas las p!inas =O/

R MClase / / / no reEerenciada no modiEicada

Clase 1 / 1 no reEerenciada modiEicada

Clase 2 1 / reEerenciada no modiEicada

Clase 3 1 1 reEerenciada modiEicada

'eleccionar una p!ina de la menor clase no vaca.

For *u< es me@or eliminar de la clase 1 antes *ue de la clase 2



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43

373O (nomala de Delad6)'uposicin cuantos ms marcos menos Ealtas de p!ina \\ >= ]]

l!oritmos de sustitucin de p!inas (")


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44

Feunda O'ortunidad (Fecond C9ance)7ariante del HIH para evitar sacar una p!ina (vie@a) mu6 utiliLada

'i es la ms vie@a 6 no ,a sido reEerenciada (=O/) es la vctima

'i es la ms vie@a 6 ,a sido reEerenciada (=O1) entonces

B =O/

B poner al Einal de la cola (como si Euese la ms nueva)

B Mirar la si!uiente p!ina en la lista

l!oritmos de sustitucin de p!inas (#)


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4"

Feunda o'ortunidad (Relo)'e!unda oportunidad mueve p!inas al Einal de la lista'i todas tienen =O1 las mueve todas (al Einal es HIH)

Me@ora mantener una lista circular (en Eorma de relo@)

l!oritmos de sustitucin de p!inas (%)


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4#

Menos recienteente utiliDada (RB: east RecentlE Bsed)

'upone *ue las p!inas utiliLadas recientemente se utiliLarn de nuevo

7ctima la p!ina *ue lleva ms tiempo sin ser reEerenciada

-a6 *ue mantener una lista de todas las p!inas en memoria

CabeLa ms recientemente utiliLada

Cola menos recientemente utiliLada

roblemas

\\actualiLar la lista en cada reEerencia a memoria]]

'obrecar!a en buscar una p!ina eliminarla moverla a la cabeLa

Implementaciones

+ or ,ard:are

+or soEt:are

l!oritmos de sustitucin de p!inas (&)


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48/62

4&

Menos recienteente utiliDada (RB)/ 1 2 3 2

1 / 3 2 3

l!oritmos de sustitucin de p!inas (1/)


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4

Menos recienteente utiliDada (RB)'oEt:are (1) Mantener una pila con las p!inas en memoria

B Cuando se reEerencia una p!ina a la cima

B Ka p!ina del Eondo de la pila es la menos recientemente usada

B roblemas eEiciencia actualiLar la pila en cada reEerencia amemoria

G

G * F - * F F * * G

G

G

*

*

*

F

*

F

F

-

-

*

-

*

F

*

F

*

F

F

*

F

*

F

*

*

*

G

G

G

12 Haltas de !ina. Con HIH 1"

cima



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"/

Menos recienteente utiliDada (RB)

'oEt:are (2) a!in!

B Cada p!ina con un contador inicialmente a /B Cada interrupcin de relo@ mirar el contador de cada p!ina

B esplaLar un bit a la derec,a cada contador

B 'umar a la iL*uierda el bit =

B Ka vctima es la p!ina con menor contador

B roblemasB o se distin!ue *u< p!ina Eue la Ultima reEerenciada en un mismo

intervalo de relo@

B Kos contadores tienen un nUmero Einito de bits



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"1

Menos recienteente utiliDada (RB)'oEt:are (2) a!in!



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"2

Resuen de los aloritos de sustitucin

O'tio o implementable8o utiliDada recienteente Ecil implementar pero los ,a6 me@ores

373O puede eJpulsar p!inas importantesFeunda o'ortunidad me@ora sobre HIHFeunda o'ortunidad (relo):ms eEiciente *ue el anteriorRB eJcelente pero diEcil de implementarin buena aproJimacin a K=


(Kas secciones 4.4.& 6 4.4. no entra para el eJamen)


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"3

T4.*-n ordenador tiene cuatro marcos de p!ina. >l tiempo de car!a el

tiempo del Ultimo acceso 6 los bits = 6 M para cada p!ina son los *ueaparecen a continuacin.

!ina car!ada Ultima reEerencia = M

/ 12# 2&/ 1 /

1 23/ 2#" / /

2 12/ 2%/ / / 3 1#/ 2&" 1 1

(a) FAu< pa!ina es reemplaLada por =

(b) FAu< pa!ina es reemplaLada por HIH

(c) FAu< pa!ina es reemplaLada por K=

(d) FAu< pa!ina es reemplaLada por se!unda oportunidad

l!oritmos de sustitucin de p!inas (1")


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"4

Cuestiones de dise$o en sistemas pa!inados (1)

Conunto de Trabao E Trasieo

Kos pro!ramas eJ,iben localidad en sus reEerencias

Con@unto de ?raba@o

>l con@unto de p!inas *ue actualmente est usando un proceso

?rasie!o (?,ras,in!)

n proceso causa Ealtas de p!ina cada pocas instrucciones

Folucin mantener en memoria el con@unto de traba@o Problea FAu< p!inas Eorman el con@unto de traba@o

G (A"t) tama$o del con@unto de traba@oB en el instante tB tomando las AUltimas reEerencias

i d di i i d ( )


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""

Conunto de Trabao E Trasieo

k

ebe determinarse el valor de para obtener :(t)

9(t) indica el con@unto de marcos *ue necesita un proceso en t


k

C i d di i i d (3)


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"#

Pol+tica de asinacin local vs. lobal

Kocal asi!nacin de memoria constante

Global asi!nacin de memoria variable


C i d di $ i i d (4)


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"%

Pol+tica de asinacin local vs. lobal

Ka !lobal da me@ores resultados si cambia el tama$o con@unto de traba@o

FCunta memoria se asi!na a cada proceso

l!oritmo P33(a!e Hault Hre*uenc6) indica cundo incrementar5decrementar el tama$o del con@unto de traba@o

no indica *u< p!ina reemplaLar Erente a una Ealta de p!ina


C i d di $ i i d (")


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"&

Control de cara

pesar de todo el sistema puede entrar en trasie!o

HH indica

+ l!Un proceso necesita ms memoria

+ ero no *ue un proceso necesita menos

'olucin

=educir el nUmero de procesos *ue compiten por memoria

+ 'acar uno o ms a disco 6 repartir sus p!inas

+ =econsiderar el !rado de multipro!ramacin

Cuestiones de dise$o en sistemas pa!inados (")

C i d di $ i i d (#)


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"

Taa=o de la '&ina

eben considerarse varios Eactores en competencia.

o eJiste nin!Un ptimo !lobal

Si el tama;o de un programa nollena un nHmero e=acto de p$ginas

ueda espacio sin utilizaren la Hltima de ellas1 2

ProgramaB *J. b7tes5ama;o de p$ginaB -.KJ b7tes ecesita G p$ginas

Ocupa J p$ginas completasBJ=-.KJ ) *-.,GJ

&e la Hltima p$gina ocupaB *J.*-.,GJ ) .-*-

&esaprovec4aB -.KJ.-*- ) *.JG*


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#/

Taa=o de la '&ina

PEROP$ginas pe6ue;as

!uc4as p$ginas

5abla de P$ginas grande N. m$s caro: m$6uina m$s cara

!$s tiempo de trans"erencia desde memoria secundaria

Cuestiones de dise$o en sistemas pa!inados (%)

C ti d di $ i t i d (&)


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#1

Taa=o de la '&ina

'i solo consideramos la Era!mentacin interna 6 la tabla de p!inas

s tama$o del pro!rama (b6tes)

p tama$o de la p!ina (b6tes)

e tama$o de cada entrada a la ? (b6tes)

esperdicio O s_e5p Y p52

rimera derivada con respecto a p e i!ualando a /

Bs_e5p2 Y ` O /Q

2p se=

s O 1Mb e O & b6tes

p O 4b

Cuestiones de dise$o en sistemas pa!inados (&)

(Kas secciones 4.#.4 4.#." 4.#.# 6 4.#.% no entra para el eJamen)

C ti d di $ i t i d ()


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T4.1 n ordenador proporciona a cada proceso #""3# b6tes de espacio virtual de

direccionamiento dividido en p!inas de 4SD. n pro!rama particular tiene unse!mento de teJto de tama$o 32%#& b6tes un tama$o de datos de 1#3 b6tes 6 un

tama$o de pila de 1"&%/ b6tes FCabe este pro!rama en el espacio de direccionamiento

'i el tama$o de la p!ina Euese de "12 b6tes Fcabra =ecuerde *ue una p!ina no debe

contener partes de dos se!mentos distintos.

Cuestiones de dise$o en sistemas pa!inados ()

memoria - sistemas operativos

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