sergio fuenlabrada velázquez edna martha miranda chávez sistemas operativos unidad iii....

Sergio Fuenlabrada Velázquez


Edna Martha Miranda Chávez

Sistemas Operativos

Unidad III.

Administración de la memoria

Revisión Feb 2011

S.O.

Sergio Fuenlabrada Velázquez, Edna Martha Miranda Chávez

Administración de la memoria.

Encargado de administrar todos los componentes de almacenamiento de información.

El administrador de memoria:

• Controla las partes de la memoria que están en uso, las que no lo están.

• Asigna memoria a procesos cuando la solicitan y retira la memoria cuando terminan.

• Administra el intercambio de datos entre la memoria central, primaria o ejecutable y la memoria virtual (disco duro).

S.O.


Dispositivos FísicosMedios de almacenamiento

Memoria

Discos ópticos

CD-Rom DVD

Computador

Flash

Disco Externo

Disco

Rom

DisketteRam

Sd

cache

S.O.


Evolución de la memoria auxiliar

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S.O.


Dispositivos físicos

Conjunto de platos de metal sujetos por un eje central. Entre cada plato, existe un brazo con una bobina en su extremo que emite pulsos magnéticos. Estos giran a 7,200, 10,000 o más revoluciones por minuto, en sentido contrario a las manecillas del reloj.

Las cabezas de lectura (bobinas en los extremos de los brazos), emiten pulsos eléctricos moviéndose desde el borde hacia el centro y viceversa.

Si la unidad lee cada sector en la misma cantidad de tiempo, entonces el disco gira más rápido cuando lee los sectores cerca de la parte media y más despacio cuando lee los sectores cerca del borde

Disco duro



Edna Martha Miranda Chávez

Dispositivos Físicos

Partes que conforman físicamente al Disco Duro

S.O.


Medios Giratorios

Sistemas Operativos, Gary Nutt, Ed. PearsonDispositivos físicos

La imagen muestra como se almacena físicamente los datos en la memoria.

S.O.


Las unidades de CD-ROM son bastantes lentas porque se lee bit a bit.

La velocidad rotatoria cambiante del disco se debe a la pista del disco óptico dividida en sectores con una distribución diferente del disco magnético.

Si la unidad lee cada sector en la misma cantidad de tiempo, entonces el disco gira más rápido cuando lee los sectores cerca de la parte media y más despacio cuando lee los sectores cerca del borde.

Los datos no se escriben en las pistas en forma secuencial, esto acelera la operación de escritura, pero demora la lectura, dado que las porciones de un archivo quedan dispersas.

Dispositivos Fisicos CD – ROM Compact Disk – Read Only Memory

S.O.


Estructura de la Memoria Primaria y Secundaria

Área de Control de la memoria

Área de Programas residentes

Área de Programas intercambiables

Área de Constantes y variables locales

Área de Constantes y variables globales

Área de Buffer´s

Memoria primaria

Área de Control de la memoria

Área de Memoria Virtual

Área de Usuario o de trabajo

Memoria secundaria -Disco Duro

La imagen muestra como esta particionada la memoria

Memoria baja

Memoria Alta

S.O.


Administración de la memoria primaria o ejecutable

• Abstracción - Permite el uso de direcciones lógicas y las convierte en sus respectivas direcciones físicas. Liga de direcciones lógicas con físicas

• Asignación – Asigna al proceso la memoria requerida y cuando termina este la libera (desasigna).

• Aislamiento – Asegura que sólo el proceso que tiene asignada la memoria tenga acceso a esta.

• Compartición – Procesos productores y consumidores pueden compartir la memoria.

S.O.


Memoria auxiliar

Los dispositivos restantes que proveen el servicio de

almacenamiento de información son denominados

memoria auxiliar. Algunos de estos dispositivos

son:

• Discos magnéticos (cuando en la computadora se tienen más

de un disco duro a partir del segundo disco duro se considera

memoria auxiliar, el disco duro maestro se considera

memoria secundaria)

• CD, DVD, Flash, etc.

• Memoria extraíble (USB, tarjetas, ipod, etc.)

• Cintas magnéticas y Unidades de respaldo

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Medición de la transmisión y transferencia de datos

Milisegundos Milesima 1/ 1 000

Microsegundos Millonesima 1/ 1 000 000

Nanosegundos Milmillonesima 1/ 1 000 000 000

Picosegundos Billonesima 1/1 000 000 000 000

Femtosegundos Milbillonesima 1/1 000 000 000 000 000

Guía completa para PC, Gilster Ron, Ed. Pearson

S.O.


Transmisión y transferencia de los datos

Tiempo de acceso directo - Milisegundos

Tiempo de acceso a memoria - Nanosegundos

Ciclo de maquina - Microsegundos/

Nanosegundos

Ejecución de instrucciones - Microsegundos/

Nanosegundos

Conmutación de un transistor - Nanosegundos/

Picosegundos/Femtosegundos


S.O.


Unidades de medida de la Memoria

Bit Bit 1 o 0 binario

Byte Byte 8 bits

Palabra 16 a 256 bits (depende del tamaño del

bus del computador)

Kilobyte KB Mil 1024 Byte (1 pagina de texto)

Megabyte MB Millon 1 000 000 Byte (1 libro corto)

Gigabyte GB Milmillones 1 000 000 000 Byte (1000 libros)

Terabyte TB 1 Billon 1 000 000 000 000 Bytes

(1 biblioteca)

Petabyte PB Mil Billones 1 000 000 000 000 000 Bytes

(todas las bibliotecas de estados unidos)

Expresado en números cerrados


S.O.


Unidades de medida de la Memoria

ExaByte EB 1 000 000 000 000 000 000

ZettaByte ZB 1 000 000 000 000 000 000 000

YottaByte YB 1 000 000 000 000 000 000 000 000


S.O.


Código ASCII y EBCDIC

Zona de Signo

Zona de Carácter

Byte

Nybble Nybble

Palabras binarias

2 bits - Crumb o tayste

5 bits – Nickel

10 bits – Deckel

16 bits – Playte o chawmp

32 bits – Dynner

48 bits - Gawble

S.O.


La estructura del sistema basado en microprocesador consta

principalmente de 3 partes :

• Unidad central de proceso (procesador).

• Controlador de I/O, Unidad de E/S (Sistema de E/S).

• Memoria RAM, Central, Real, Primaria o Principal

Comunicación de datos en el Computador

Procesador Memoria Primaria

Controlador de I/O

Bus del Sistema

S.O.


Jerarquía básica de la memoria

Jerarquía como el sistema operativo gestiona la memoria

Comunicación entre las memoriasSistemas Operativos, Gary Nutt, Ed. Pearson

Capa o nivel alto

Capa o nivel medio

Capa o nivel inferior

Rápida pero limitada en tamaño

Lenta pero de gran capacidad

Se mantienen los datos en esta memoria mientras los necesita el procesador

S.O.


Comunicación entre las memorias

La imagen muestra como se comunican los datos entre la memoria y el controlador de I/O

Transmisión de datos de la memoria auxiliar a la memoria real

Informa de acciones que efectúan los dispositivos

Acceso directo a memoria

Controlador de I/O

Sistemas Operativos, Gary Nutt, Ed. Pearson

S.O.


Comunicación entre las memorias

La imagen muestra como se comunican los datos entre el procesador, la memoria cache, primaria, secundaria y auxiliar

Jerarquía de Memoria


Una vez que la información se almacena en un nivel inferior se destruye en el nivel alto

S.O.


Jerarquía de la memoria

• Memoria Rom y Cache

• Memoria Primaria.

• Discos maestro o memoria secundaria

• Discos esclavos.

• CD, DVD.

• Memoria extraíble y de respaldo

Flash, disco duro externo, etc.

Memoria auxiliar.

Discos magnéticos.

Procesador I/O.

Memoria principal.

C.P.U.Memoria de reserva

Cache.

Comunicación entre las memoriasLa imagen muestra como se comunican los datos entre el procesador la memoria cache, primaria, secundaria y auxiliar

S.O.


Mapa o tabla de la memoria

Vista lógica de la memoria

Bus de datos = Palabra

n Palabras = 1 página

n Páginas = 1 segmento

n Segmentos = Partición

Palabra

Página

Segmento

Partición

S.O.


Mapeo

Es manejado automáticamente por el hardware por medio de una tabla de mapeo.

Registro de dirección virtual.

Memoria principal (20 bits).

Registro de buffer de memoria principal.

Tabla de mapeo de memoria.

Registro y dirección de memoria principal (15 bits).

Memoria primaria

Memoria secundaria

S.O.


Vista lógica de la memoriaPaginación

La paginación proporciona una técnica para implementar un espacio de direcciones lineales grande, en una memoria física limitada.

Cada archivo puede tener un número muy grande de bytes. Este se puede almacenar en una o más páginas.

Los primeros bytes o palabras, 6K aprox., se reservan para control (longitud del archivo, si el archivo se puede leer o escribir y un apuntador a la tabla de páginas.

Si el archivo pertenece a un programa de ejecución contendrá además procedimientos, datos, pilas y grupos, etc.

S.O.


Vista lógica de la memoria - Paginación.El espacio de dirección virtual se divide en unidades llamadas páginas.

Las unidades correspondientes en la memoria física se denominan cuadros de página.

Las páginas y los cuadros de página siempre son del mismo tamaño.

El número de páginas se utiliza como índice en la tabla de páginas, lo que produce el cuadro de página que corresponde la página virtual.

El direcciónamiento virtual dentro de la página se puede almacenar de 4 a 16 bits, y un valor de compensación de 12 bits dentro de la página.

En la tabla de páginas con cuatro bits para el número de página, podemos representar 16 páginas y con 12 bits para el valor de compensación, se puede direccionar 4096 bytes de una página.

32-36K

44-48K

48-52K

52-56K

36-40K

40-44K

56-60K

60-64K

16-20K

20-24K

24-28K

28-32K

12-16K

8-12K

0-4K

4-8K

X

7

X

X

5

X

X

X

4

3

X

X

0

6

2

1

16-20K

20-24K

24-28K

12-16K

8-12K

0-4K

4-8K

ESPACIO DE DIRECCIÓN VIRTUAL

DIRECCIONES DE LA MEMORIA FÍSICA.

CUADRO DE LA PÁGINA.

PÁGINA VIRTUAL

S.O.


Mapeo de dirección usando paginas.

La implantación de tablas de mapeo de direcciones se simplifica si la información en el espacio de dirección y en el espacio de memoria, se divide cada una en grupos de tamaño fijo.

El término página se refiere a grupos de espacio de dirección con el mismo tamaño.

La memoria física se separa en grupos de igual tamaño llamados bloques, que pueden variar de 64 a 4096 palabras cada una.

El mapeo del espacio de direccionamiento al espacio de memoria física se facilita si cada dirección virtual se considera representada mediante dos números : una dirección de número de página y una línea dentro de la página.

S.O.


Multiprogramación.Multiprogramación, técnica que permite que dos o

más procesos se cargen en la memoria principal y que sean atendidos al "mismo tiempo" por el procesador.

Esto es que varios procesos esten en ejecución de forma simultanea, permite el servicio interactivo y mantiene al procesador trabajando ininterrumpidamente, mientras atiende un proceso, los otros procesos esperan se completen sus operaciones de E/S.

Multiprogramación con particiones

Consiste en dividir la memoria en cierto número de particiones, generalmente desiguales, en la que los procesos esperarán para entrar a ejecución, formando una o varias listas

S.O.


Segmentos Multiples

Compilación y ejecución de un programaSistemas Operativos, Gary Nutt, Ed. Pearson

Editor de enlace

Programa absoluto

Liga direcciones lógicas con físicas

Código reubicable o modulo objeto reubicable

Programa en C•Segmento de código•Segmento de datos •Segmento de pila

S.O.


Direccionamiento

Programa

Variables temporales

Variables estáticas

Registro de reubicación de segmento de código

Registro de reubicación de segmento de pila

Registro de reubicación de segmento d datos

Proporciona direcciones durante el ciclo de ejecución – procesador

Reposiciona todas las posiciones de la pila – ejecución de instrucciones


S.O.


La memoria virtual.

Partición en la memoria secundaria, que permite al

Sistema Operativo descargar los programas,

aplicaciones o archivos que no están en uso en ese

momento, el sistema operativo con la acción de

descarga a la memoria virtual libera el espacio en la

memoria primaria.

Con esta acción permite al Sistema Operativo

manejar programas, aplicaciones y archivos como

si tuviera un espacio grande de memoria primaria.

S.O.


Memoria virtual.

Técnica que simula una capacidad superior de memoria central, real o primaria.

Al utilizar la memoria virtual se logra que en la memoria primaria sólo estén cargados aquellos procesos que se estén usando el procesador.

S.O.


La carga de datos a memoria primaria La imagen muestra como se carga la pagina en la memoria primaria y se descarga a memoria virtual

Memoria principal Memoria secundaria

Memoria virtual

Área de control de la memoria Área de control de la memoria

X

XÁrea de programas intercambiables

Constantes y variables localesConstantes y variables globales

Buffer´s

Carga

Descarga X

Carga

Entorno del proceso

S.O.


Superposición

• PAGE-IN.

• PAGE-OUT.

• Tamaño de la memoria virtual = 6 X tamaño de memoria central.

Memoria primaria

PAGE-IN

PAGE-OUT

PAGE-OUT

PAGE-IN

PROCESO 1

PROCESO 3

PROCESO 2

PROCESO N

Memoria virtual

Gary Nutt

S.O.


Administración de la memoria.

El administrador de memoria contiene:

1.- Codificador y decodificar de direcciones

2.- Directorio de páginas

2.- Matriz de memoria

3.- Lógica de control.

4.- Registros de información

5.- Administrador de archivos

S.O.


Direccionamiento

Carga

Traducción de direcciones de windows, 2 niveles


S.O.


DireccionamientoTraducción de direcciones virtuales – Unix

Traducción de direcciones en la segmentación

Archivos correlacionados con memoria


S.O.


Manejo de la memoria

Tipos de administración de memoria :

Mueve los procesos hacia adelante y hacia atrás entre la memoria central y el disco (memoria virtual) durante la ejecución. El programador no se preocupa por saber en dónde estará almacenado el proceso, ni su tamaño, el gestor se encarga de convertir la dirección lógica en física, y cargar la parte del proceso requerido para su ejecución.

Intercambio - Transporta la información de la memoria central al disco duro (memoria virtual).

S.O.


Estrategias para la administración de la memoria.

El gestor de memoria tiene a su vez tres estrategias de administración:

• Administración con mapas de bits.

• Administración de la memoria con el

sistema compañero.

• Administración de la memoria con listas

enlazadas.

S.O.


Estrategias para la administración de la memoria

Matriz de memoria0 1 0 0 0

0 1 1 0 0

0 0 0 1 0

0 0 0 0 0

0 1 0 0 0

Mapa de bit´s

S

X

Q

A

Y

Nombre archivo, longitud, autor, etc.




Sistema compañero

S.O.


Estrategias para la administración de la memoria

Indice, i-nodo

Identificador de archivo

Apuntador o puntero

S.O.


Organización Lógica del SO UNIXSistemas Operativos, Gary Nutt, Ed. Pearson

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