Gerenciamento de memória

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Ester Costa Barateiro
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1 Gerenciamento de memória Adriano J. Holanda 19/11/2015

2 Revisão: processos Visão geral Composto por código do programa em execução, arquivos abertos, sinais pendentes, dados internos do núcleo do SO, estado do processador, espaço de endereço, uma ou mais threads de execução, seção de dados contendo variáveis globais; Threads; Escalonamento; Sincronização; Comunicação entre processos.

3 Divisão do curso O curso será dividido em 3 tópicos principais envolvendo Gerenciamento de: 1. Processos; 2. Memória; 3. Entrada e saída (E/S).

4 Hierarquia de memória

5 Custo e proximidade do processador 1 Tecnologia Tempo de acesso (ns) US$ por GB (2012) SRAM semi-condutora 0,5 2,5 $500 $1000 DRAM semi-condutora $10 $20 Flash semi-condutora $0,75 $1 Disco magnético $0.05-$0, Computer Architecture. Patterson and Hennessy. Morgan-Kaufmann, 5th edition

6 Hierarquia de memória velocidade Processador capacidade custo tecnologia mais rápida Memória menor maior SRAM Memória DRAM. mais lenta Memória maior menor disco magnético

7 Gerenciamento de memória

8 Gerenciamento de memória Memória principal A parte do sistema operacional que gerencia (parcialmente) a hierarquia de memória é denominada gerenciamento de memória. Sua função é gerenciar a memória de modo eficiente: manter o controle de quais partes da memória estão em uso e quais não estão, alocando memória aos processos quando eles precisam e liberando quando esses processos terminam. Abstrações para o gerenciamento: 1. Sem abstração; 2. Espaço de endereçamento; 3. Memória virtual. Obs: Como a memória cache é gerenciada por hardware não será abordada.

9 Sem abstração de memória Acesso direto à memória, assim a instrução: MOV REGISTER1, 1000 movia o conteúdo da posição 1000 para o registrador REGISTER1..

10 Sem abstração de memória 0xFFF... Programa do usuário Sistema operacional em RAM 0. computadores de grande porte antigos

11 Sem abstração de memória Programa do usuário 0xFFF... Sistema operacional em ROM Sistema operacional em RAM 0. 0 Programa do usuário sistemas embutidos

12 Sem abstração de memória Programa do usuário 0xFFF... Sistema operacional em ROM Programa Sistema do usuário operacional em RAM primeiros computadores pessoais Drivers de dispositivo em ROM Programa do usuário Sistema operacional em RAM

13 Execução de múltiplos programas 32 ADD 28 MOV JMP 24 0

14 Execução de múltiplos programas 32 CMP JMP

15 Execução de múltiplos programas 32 CMP JMP ADD 28 MOV JMP 24 0

16 Abstração Espaços de endereçamento

17 Abstração Espaços de endereçamento É o conjunto de endereços de memória interna/principal que um processo pode usar. Cada processo tem seu próprio espaço independente do espaço usado por outros processo, com algumas exceções. Normalmente o gerenciamento do endereçamento é feito pelo sistema operacional. Estes espaços normalmente são gerenciados utilizando duas técnicas clássicas de alocação de memória: Troca de memória (swapping); Memória virtual.

18 Abstração Espaços de endereçamento É o conjunto de endereços de memória interna/principal que um processo pode usar. Cada processo tem seu próprio espaço independente do espaço usado por outros processo, com algumas exceções. Normalmente o gerenciamento do endereçamento é feito pelo sistema operacional. Estes espaços normalmente são gerenciados utilizando duas técnicas clássicas de alocação de memória: Troca de memória (swapping); Memória virtual.

19 Espaço de endereçamento do processo $sp $gp pc 0 Stack Heap (dados dinâmicos) Dados estáticos Texto Reservado. struct S { float c; float d; } main() { static int a; int b; struct S *s; s = (struct S*)(malloc(sizeof(struct S))); }

20 Espaço de endereçamento do processo $sp $gp pc 0 Stack Heap (dados dinâmicos) Dados estáticos Texto Reservado. Seção de texto (código executável); Seção de dados contendo variáveis globais inicializadas; Mapeamento das variáveis globais não inicializadas; Texto, dados, das bibliotecas compartilhadas, Mapeamento de memória de arquivos abertos; Segmentos de memória compartilhadas; Mapeamentos anônimos de memória, por exemplo, pelo uso de malloc().

21 Troca de memória swapping

22 Troca de memória swapping (1) Somente Processo A na memória processo A Sistema Operacional.

23 Troca de memória swapping processo B (1) Somente Processo A na memória (2) Processo B criado ou trazido do disco processo A Sistema Operacional.

24 Troca de memória swapping processo C processo B (1) Somente Processo A na memória (2) Processo B criado ou trazido do disco (3) Processo C criado ou trazido do disco processo A Sistema Operacional.

25 Troca de memória swapping processo C processo B (1) Somente Processo A na memória (2) Processo B criado ou trazido do disco (3) Processo C criado ou trazido do disco (4) Processo A é retirado Sistema Operacional.

26 Troca de memória swapping processo C processo B (1) Somente Processo A na memória (2) Processo B criado ou trazido do disco (3) Processo C criado ou trazido do disco (4) Processo A é retirado (5) Processo D criado ou trazido do disco processo D Sistema Operacional.

27 Troca de memória swapping processo C (1) Somente Processo A na memória (2) Processo B criado ou trazido do disco (3) Processo C criado ou trazido do disco (4) Processo A é retirado (5) Processo D criado ou trazido do disco (6) Processo B é retirado processo D Sistema Operacional.

28 Troca de memória swapping processo C processo A processo D (1) Somente Processo A na memória (2) Processo B criado ou trazido do disco (3) Processo C criado ou trazido do disco (4) Processo A é retirado (5) Processo D criado ou trazido do disco (6) Processo B é retirado (7) Processo A retorna para a memória, porém em uma localização (endereço) diferente Sistema Operacional.

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