TEMA 3. GESTIÓN DE MEMORIA - Universidad de Almería

Diseño de Sistemas Operativos
Tema 3. Gestión de Memoria
TP multinivel. Tablas de páginas organizadas en M niveles: entrada de TP del nivel K apunta a TP de nivel
K+ 1 y entrada del último nivel apunta a marco de página. Dirección lógica especifica la entrada a usar en
cada nivel: un campo por nivel + desplazamiento. Un acceso lógico ⇒ M + 1 accesos a memoria (uso de
TLB). Si todas las entradas de una TP son inválidas: no se almacena esa TP y se pone inválida la entrada
correspondiente de la TP superior.
Ventajas de las tablas de páginas multinivel: (1) Si proceso usa una parte pequeña de su espacio lógico ⇒
ahorro en espacio para almacenar TPs; (2) Ahorro en la memoria utilizada para su implementación ⇒ Por
ejemplo: proceso que usa 12MB superiores y 4MB inferiores → 2 niveles, páginas de 4K, dirección lógica 32
bits (10 bits por nivel) y 4 bytes por entrada → Tamaño: 1 TP N 1 + 4 TP N 2 = 5 * 4KB = 20KB (frente a
4MB); (3) Permite compartir TPs intermedias; (4) Sólo se requiere que esté en memoria la TP de nivel
superior ⇒ TPs restantes pueden estar en disco y traerse por demanda, cuando se necesiten.
Con la paginación, la MMU no sabe nada sobre las distintas regiones de los procesos, sólo entiende de
páginas. El sistema operativo debe guardar para cada proceso una tabla de regiones que especifique qué
paginas pertenecen a cada región. Esto tiene dos desventajas: (1) Para crear una región hay que rellenar las
entradas de las páginas pertenecientes a la región con la mismas características (por ejemplo, que no se
puedan modificar si se trata de una región de código); y (2) Para compartir una región, hay que hacer que las
entradas correspondientes de dos procesos apunten a los mismos marcos. En resumen, lo que se está
echando en falta es que la MMU sea consciente de la existencia de regiones y que permita tratar a una
región como una entidad.
3.2.2. Segmentación.
El espacio de direcciones se divide en segmentos, cada uno de los cuales corresponderá a una rutina
(procedimiento, función), un programa o un conjunto de datos (una entidad lógica). Todo aquello que se
corresponda con sub-espacio de direcciones independientes.
Cada programa contiene una cierta cantidad de segmentos. Los primeros segmentos se reservan para
procedimientos, datos y pila, pertenecientes al programa en ejecución. Los segmentos restantes contienen un
archivo por segmento, así que los procesos pueden direccionar todos sus archivos directamente sin tener que
abrirlos ni usar primitivas especiales de entrada/salida. Cada archivo puede crecer de forma completamente
independiente de los otros, con cada byte direccionado por un par (segmento, desplazamiento).Por otro lado,
colocando objetos diferentes en diferentes segmentos, se facilita la compartición de estos objetos entre
procesos múltiples.
Segmentación: (1) Esquema hardware que intenta dar soporte directo a las regiones; (2) Generalización de los
registros base y límite (una pareja por cada segmento); (3) Dirección lógica: número de segmento +
desplazamiento en el segmento; (4) MMU usa una tabla de segmentos (TS); (5) El sistema operativo
mantiene una TS por proceso ⇒ en un cambio contexto notifica a MMU qué TS debe usar; (6) Entrada de
TS contiene (entre otros): registro base y límite del segmento, protección “RWX”; (7) Dado que cada
segmento se almacena en memoria contigua, este esquema presenta “fragmentación externa”, ya que el
segmento es la unidad de asignación; (8) el sistema operativo mantiene información sobre el estado de la
memoria ⇒ estructuras de datos que identifiquen huecos y zonas asignadas.
3.2.3. Segmentación Paginada.
Como su propio nombre indica, la segmentación paginada intenta aunar lo mejor de los dos esquemas. La
segmentación proporciona soporte directo a las regiones del proceso y la paginación permite un mejor
aprovechamiento de la memoria y una base para construir un esquema de memoria virtual. Con esta técnica,
un segmento está formado por un conjunto de páginas, y por tanto, no tiene que estar contiguo en memoria.
La MMU utiliza una tabla de segmentos, tal que cada entrada de la tabla apunta a una tabla de páginas.
Entrada en una TS apunta a una TP para el segmento:
Departamento de Lenguajes y Computación. Universidad de Almería Página 3.5