TEMA 3. GESTIÓN DE MEMORIA - Universidad de Almería

Diseño de Sistemas Operativos
Tema 3. Gestión de Memoria
procesos. (2) Memoria virtual. El proceso debe tener la ilusión de estar solo en el sistema. Espacio de
direcciones contiguo y que comienza en 0. Esto facilita el trabajo de los compiladores.
Otras características de la gestión de memoria también son deseables, si bien están menos relacionadas con
el direccionamiento: (1) Ofrecer al proceso más memoria de la que hay físicamente disponible. Se emplean
técnicas de swapping y paginación por demanda. (2) Aprovechar la memoria mediante técnicas Copy-onwrite
. (3) Mapeado de ficheros sobre memoria. (4) En general, mejorar el rendimiento del sistema mediante
diversas técnicas a la hora de asignar o liberar memoria (Buddy system, Slab allocator, caches, etc).
3.4.2.1. Espacios de Direcciones
Tres tipos de direcciones:
• Direcciones lógicas. Generadas por el proceso, cada dirección lógica consiste en un selector de
segmento y un desplazamiento (offset) que denota la distancia del principio del segmento a la dirección
actual.
• Direcciones lineales (direcciones virtuales). Obtenidas tras aplicar una transformación a la
dirección lógica por parte de la MMU. 32 bits se pueden utilizar para direccionar 4Gb (es decir
4294967296 direcciones físicas de memoria). Las direcciones lineales se representan normalmente en
hexadecimal, su rango de valores va desde 0x00000000 hasta 0xffffffff.
• Direcciones físicas. Referencian la memoria física. Se obtienen tras aplicar una transformación por
parte de la MMU.
Las transformaciones y el formato de las direcciones dependen de la arquitectura. En Linux los espacios de
direcciones lógico y lineal son idénticos.
En los procesadores de la arquitectura i386:
• El paso de dirección lógica a lineal se denomina segmentación.
• El paso de dirección lineal a física se denomina paginación. Si se deshabilita la paginación, dirección
física = dirección lineal.
La memoria virtual se soporta en la paginación y en bits de presencia y referencia.
dirección_logica (48 bits = segmento + desplazamiento) ⇒ unidad de segmentación ⇒ dirección_lineal (32
bits) ⇒ unidad de paginación ⇒ dirección_física (32 bits).
Tablas separadas para la segmentación y paginación. Las direcciones lógicas son de 48 bits divididas en dos
partes: descriptor de segmento (16 bits) y desplazamiento (32 bits). Las direcciones lineales y físicas son de
32 bits. En Linux, dado que no puede desactivarse la segmentación, la identidad entre los espacios lógico y
lineal se consigue realizando la programación adecuada.
3.4.2.2. Segmentación en el i386
Características de i386: (1) microprocesador de 32 bytes, (2) hasta de 4 Gbytes de memoria física
direccionable; (3) soporta segmentación y paginación (página de 4 Kbytes); (4) 4 niveles de privilegio (0 – 3);
(5) Soporta mecanismos de multiproceso (multitarea) y de protección entre procesos, incluido protección de
memoria; (6) modo de compatibilidad con 8086 (modo real); (7) soporta un coprocesador x87; (8) presentado
en 1985, la arquitectura se mantiene hasta hoy (Pentium 4) con mejoras estructurales, 100% compatible hacia
atrás.
Segmentación = traducción de dirección virtual a dirección lineal (o virtual). Segmento = Espacio contiguo de
dirección lineales. Cada segmento está caracterizado por: dirección base (dirección lineal de inicio de
segmento), límite (tamaño en bytes o páginas), atributos.
El i386 contiene registros de segmentación para hacer más rápida la selección de selectores de segmentos.
Estos registros son: CS, SS. DS, ES, FS y GS. Aunque estos son sólo 6 de todos los que dispone el i386, un
programa puede reutilizar los mismos registros de segmentación para diferentes propósitos para guardar su
contenido en memoria y restaurarlo más tarde. Tres de estos seis registros de segmentación tienen propósitos
Departamento de Lenguajes y Computación. Universidad de Almería Página 3.21