Administracion de la Memoria

3.3.1 Estrategias de administración
     3.3.2 Técnicas de reemplazo de paginas
     3.3.3 Paginación por demanda
     3.3.4 Paginación anticipada
      3.3.5 Liberación de Paginas
      3.3.6 Tamaño de Pagina
     

ADMINISTRACION DE MEMORIA VIRTUAL

      Es un método mediante el cual, un sistema operativo simula tener más memoria principal que la que existe físicamente. Para implementar la memoria virtual se utiliza un medio de almacenamiento secundario de alta velocidad de acceso, generalmente en disco duro de la maquina. Un sistema de memoria virtual se implementa utilizando paginación como método de administración de memoria básica y algún mecanismo de intercambio (para descargar paginas de la memoria principal hacia el disco duro y para cargar esas paginas de nuevo a la memoria).

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 ilusión de la memoria virtual esta soportada por el mecanismo de traducción de memoria, junto con una gran cantidad de almacenamiento rápido en disco duro. Así en cualquier momento el espacio de direcciones virtual hace un seguimiento de tal forma que una pequeña parte de el, esta en memoria real y el resto almacenado en el disco, y puede ser referenciado fácilmente.

ESTRATEGIAS DE ADMINISTRACION

Estrategias de colocación en almacenamiento

Estrategias del mejor ajuste: Un trabajo que entre en el sistema se colocará en el espacio vació del almacenamiento principal en el que quepa mejor y que deje la menor cantidad posible de espacio sin utilizar.

Estrategias del primer ajuste: Un trabajo que entre en el sistema se colocara en el almacenamiento principal en el primer vació disponibles lo bastante grande para contenerlo.

Estrategias del peor ajuste: Consiste en colocar un programa en el almacenamiento primario en el espacio vació donde peor se ajusta es decir en el espacio más grande posible.

Estrategias de administración de la memoria virtual

 Estrategias de obtención: Determina cuando se debe transferir una página o un segmento de almacenamiento secundario al primario. Las estrategias de obtención por demanda esperan a que un proceso en ejecución haga referencia a una página o a un segmento antes de traer la página o el segmento de almacenamiento primario. Los esquemas de obtención anticipada intentan determinar por adelantado a cuales paginas o segmentos hará referencia un proceso.

Estrategias de colocación: Determinan en que lugar del almacenamiento primario se debe colocar una pagina o un segmento entrante. Una página entrante se puede colocar en cualquier marco de página disponible.

Estrategias de reemplazo: Sirven para decidir cual página o segmento se debe desplazar para dar espacio a una página o segmento entrante cuando esta completamente ocupado el almacenamiento primario.

ESTRATEGIAS DE ADMINISTRACION DE LA MEMORIA VIRTUAL

Estrategias de Obtención: Determinan cuando se debe de transferir una página o un segmento de almacenamiento secundario al primario. Las estrategias de obtención por demanda esperan a que un proceso en ejecución haga referencia a una página o un segmento antes de traer la página o el segmento de almacenamiento primario. Los esquemas de obtención anticipada intentan determinar por adelantado a cuáles páginas o segmentos hará referencia un proceso.

Estrategias de Colocación: Determinan en que lugar del almacenamiento primario se debe colocar una página o un segmento entrante. Una página entrante se puede colocar en cualquier marco de página disponible.

Estrategias de Reemplazo: Sirven para decidir cual página o segmento se debe desplazar para dar espacio a una página o segmento entrante cuando está completamente ocupado el almacenamiento primario.

3.3.2 TÉCNICAS DE REEMPLAZO DE PÁGINAS.

ESTRATEGIAS DE REEMPLAZO DE PÁGINA:

Las rutinas de administración de almacenamiento del Sistema operativo deben decidir que página del almacenamiento primario se debe desplazar para dejar espacio a una página entrante (Ah71).

Principio de Optimalidad: Para obtener un rendimiento óptimo, la página que se debe reemplazar es aquella que tardará más tiempo en ser utilizada. Esta estrategia óptima de reemplazo se denomina OPT o MIN.

Reemplazo de Páginas aleatorio: Es una técnica sencilla. Todas las páginas que se encuentran en el almacenamiento principal tienen la misma probabilidad de ser elegidas para el reemplazo. Esta estrategia podría seleccionar cualquier página para ser reemplazada, incluyendo la siguiente página la que se hará referencia. Las decisiones de reemplazo aleatorio se de páginas se pueden tomar rápidamente y con un número significativo de marcos de página. Es un esquema que casi no se utiliza por su enfoque aleatorio de acertar o errar.

Reemplazo de páginas de primeras entradas-primeras salidas (PEPS): Cada página se registra en el instante que entró en el almacenamiento primario. Cuando se necesita reemplazar una página, se escoge la que ha permanecido en el almacenamiento durante el mayor tiempo.

Anomalías PEPS: Belady, Nelson y Shelder descubrieron que al utilizar el reemplazo de páginas PEPS, ciertos patrones de referencia a página originan más fallas de páginas cuando aumenta el número de marcos de página asignados a un proceso. Este fenómeno se denomina Anomalía PEPS o anomalía Belady. La columna de la izquierda indica el patrón de referencias a páginas de un proceso. La primera tabla muestra como dicho patrón a referencia de páginas hace que las páginas se carguen a memoria y se reemplacen en secuencia PEPS cuando se asignan tres marcos de páginas a proceso. La segunda tabla muestra como se comporta éste proceso en las mismas circunstancias, pero con cuatro marcos de páginas asignados, a la izquierda de cada tabla se indica si la nueva referencia a una página ocasiona o no una falla de pagina. Cuando el proceso se ejecuta en cuatro páginas, experimenta una falla de página más que cuando se ejecuta con tres.

Reemplazo de páginas de la menos reciente utilizada: Se selecciona para su reemplazo, a aquella página que no se ha sido utilizada durante mayor tiempo. La estrategia se basa en que la heurística de localidad según en el cual el pasado reciente es un buen indicador del futuro cercano, de modo que LRU exige que se marque cada página con el instante en que .se hace referencia a ella. Por el trabajo adicional que requiere no se usa a menudo en los sistemas actuales; lo que se hace es utilizar estrategias que ese aproximen a la LRU y que no ocasionen grandes costos.

Reemplazo de páginas de la menos frecuentemente utilizada (LFU): La página por remplazar es aquella que ha sido utilizada menos frecuentemente o a la que se ha hecho referencia con menos frecuencia.

Al parecer estos esquemas de reemplazo de páginas corren cierto riesgo de tomar decisiones equivocadas. Esto sucede por el simple hecho de que no se puede predecir con precisión el futuro.

Reemplazo de páginas de la no utilizada recientemente (NUR): Como es deseable reemplazar una página que no estaba en el almacenamiento primario, la estrategia NUR se lleva a la práctica con la adición dedos bits de hardware por página. Esos bits son:

 

Bit de Referencia    = O si no se ha hecho referencia a la página

                                   = 1 se ha hecho regencia a la página,

Bit de Modificación = O si la página no ha sido modificada

                                   = 1 si la página ha sido modificada.

 

El bit de modificación se denomina a menudo Bit sucio. La estrategia NUR trabaja: Inicialmente, los bits de referencias de todas las páginas valen cero. Cuando ocurre una referencia a una página, su bit de referencia toma el número uno. Cuando se va a reemplazar una página a la que no se ha hecho referencia .Si una página no ha sido objeto de una referencia se comprueba si ha sido modificada. Si lo ha sido se reemplaza. Pues requiere menos trabajo que el reemplazo de una página modificada, la cual debe escribirse en el almacenamiento secundario. De otro modo hay que reemplazar una página modificada.

Los bits de referencia de las páginas activas cambiarán a 1 casi de inmediato. Según se ha descrito el esquema NUR origina la existencia de cuatro grupos de páginas:

Grupo 1          sin referencia              no modificado

Grupo 2          sin referencia              modificado

Grupo 3          con referencia             no modificado

Grupo 4          con referencia             modificado

Las páginas de los dos primeros grupos se reemplazarán primero, y las de los últimos grupos, al final. Las páginas de un grupo se seleccionan aleatoriamente para ser reemplazadas. Obsérvese que el grupo 2 parece describir una situaci6n irreal en la que las páginas han sido modificadas, pero no se ha hecho referencia a ellas; sin embargo, esto es una consecuencia simple de la reiniciación periódica de los bits de referencia (pero no de los bits de modificaci6n) y es perfectamente razonable.

Modificaciones de PEPS; reemplazo de páginas por reloj y reemplazo de páginas con segunda oportunidad: La estrategia PEPS puede decidir reemplazar una página muy utilizada que ha permanecido en memoria durante mucho tiempo. Esta posibilidad se puede evitar reemplazando sólo aquellas páginas cuyos bits de referencia valgan O.

La variante de PEPS denominada "con segunde oportunidad" examina el bit de referencia de la página más antigua; si este bit vale O, se selecciona de inmediato la página para ser reemplazada. Si el bit de referencia vale 1, se le asigna el valor O y la página se pasa al final de la lista y se considera en esencia como una página nueva; gradualmente dicha página se desplaza hacia el principio de la lista, donde será seleccionada para reemplazo sólo si su bit de referencia sigue valiendo O. En esencia, esto da a la página una segunda oportunidad de permanecer en el almacenamiento principal si su bit de referencia cambia a 1 antes de que la página llegue al principio de la lista. La variación 'z' del reloj" del algoritmo de la segunda oportunidad dispone las páginas en una lista circular, en lugar de en una lista lineal. Un apuntador a la lista se desplaza alrededor de la lista circular en la misma forma que gira la manecilla de un reloj. Cuando el bit de referencia de una página toma el valor O, el apuntador se mueve al siguiente elemento de la lista (simulando el movirl1iento de esta página al final de la lista PEPS).

3.3.3 PAGINACIÓN POR DEMANDA

PAGINACIÓN POR DEMANDA.

Las páginas de un proceso deben cargarse por demanda. No se debe transferir ninguna página al almacenamiento secundario al primado hasta que un proceso en ejecución haga explícitamente referencia a ella. Hay varias razones por las cuales es atractiva esta estrategia.

3.3.4 PAGINACION ANTICIPADA

PAGINACION ANTICIPADA

En la paginación anticipada, el sistema operativo intenta predecir las páginas que necesitará un proceso y entonces carga dichas cuando hay espacio disponible. Mientras el proceso se ejecuta con sus páginas actuales, el sistema carga las demás páginas que estarán disponibles cuando las requiera el proceso.

3.3.5 LIBERACIÓN DE PÁGINAS.

LIBERACIÓN DE PÁGINAS.

Los programas que ya no requieran páginas específicas deberán desechar tales páginas de sus conjuntos de trabajo. Por lo regular hay un tiempo durante el cual permanecen en el almacenamiento principal la páginas que ya no se requieran. Cuando es evidente que ya no será necesaria una página, un usuario podrá dar una orden de "liberación voluntaria de página" para liberar el marco de página. Esto eliminaría el retraso que implica dejar que el proceso deseche poco a poco la página de su conjunto de trabajo.

3.3.6 TAMAÑO DE PÁGINA.

TAMAÑO DE PÁGINA.

El tamaño será de acuerdo a las aplicaciones deseadas para un sistema en particular. Los factores que determinan los tamaños son: