Gerência da Memória. Adão de Melo Neto

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1 Gerência da Memória Adão de Melo Neto 1

2 Memória Principal Antigamente Recurso escasso Desenvolvimento de um sistema operacional (SO) que não ocupassem muito espaço de memória principal (MP) Atualmente Redução do custo e aumento da capacidade das MP O gerenciamento da MP continua a ser um dos fatores mais importantes do projeto de um sistema operacional 2

3 Memória Principal Sistemas Monoprogramáveis Gerência não muito complexa Sistemas Multiprogramáveis Gerência crítica Maximizar o número de usuários e aplicações utilizando de forma eficiente o espaço da MP 3

4 Principais Funções da Gerência da Memória Principal Reduzir o número de acessos a memória secundária (operações de E/S) Tempo de acesso é alto Manter na MP, sendo executado, o maior número possível de processos Memória Secundária 4

5 Principais Funções da Gerência da Memória Principal Mesmo não havendo espaço livre permitir que novos processos sejam aceitos e executados Permitir a execução de programas maiores que a MP disponível Proteger a área da MP ocupada por cada processo (não invadir espaços) Processo 1 Processo 2 Processo 3 Processo 4 Memória Secundária Memória 5

6 Exercício Quais as principais funções da gerência da MP? 6

7 Alocação Particionada Estática A Memória Principal dividida em espaços de tamanho fixo chamados de partições Tamanho das partições O tamanho é estabelecido em tempo de inicialização do sistema em função do tamanho dos programas (processos) que seriam executados. A alteração do tamanho de uma partição necessita a inicialização do Sistema Operacional. 7

8 Alocação Particionada Estática Fragmentação: é a existência de vários pequenos espaços não contínuos não permitindo que um programa seja alocado. Fragmentação Interna Fragmentação que ocorre pelo fato das partições criadas não serem totalmente preenchidas, ou seja, existem pequenos espaços que não podem ser alocados, pois cada programa deve ocupar apenas uma partição. Desvantagem da alocação particionada estática : (a) Fragmentação interna (b) Um programa pode não ser prontamente alocado pois não existe partição livre em que caiba. (a) Fragmentação Interna (b) O programa D pode não ser prontamente alocado pois não existe partição livre em que caiba 8

9 Exercício Considerando a alocação particionada estática, aloque os processos abaixo (em qualquer partição que o caiba). Existem 9 Kb livres e 8 Kb de processos a serem executados. Todos conseguiram ser alocados? Que é uma fragmentação interna? 9

10 Alocação Particionada Dinâmica É eliminado o conceito de partição fixa Tamanho da partição = tamanho do programa ser carregado. 10

11 Alocação Particionada Dinâmica Fragmentação externa Fragmentação que ocorre após o término de um programa e início de outro pois surgem pequenos espaços não contínuos não permitindo que um programa de determinado tamanho seja alocado.

12 Alocação Particionada Dinâmica Solução Realocação de todas as partições ainda ocupadas para a parte inicial da memória, eliminado blocos livres entre elas. Dificuldade da solução Complexidade dos algoritmos 12

13 Exercício Considerando a alocação particionada dinâmica, aloque os processos abaixo. Em seguida considere que os processos C e E tenham encerrado (saído da memória). Como ficaria a MP? Que é uma fragmentação externa? 13

14 Estratégias de Alocação de Partição Em qual área livre um programa será alocado para execução 3 estratégias Estratégias de Alocação Best-fit Worst-fit First-fit 14

15 Estratégias de Alocação de Partição (BEST-FIT) É escolhida a partição, a que deixa o menor espaço livre sem utilização Vantagem: Retarda a fragmentação, pois deixa espaços livre grandes o suficiente para que outros programas utilizem estes espaços 15

16 Estratégias de Alocação BEST-FIT RETARDA A FRAGMENTAÇÃO 16

17 Estratégias de Alocação WORST-FIT É escolhida a partição que deixa maior espaço livre Desvantagem: Deixa pequenas áreas não contíguas aumentando o problema da fragmentação, ou seja, nestas pequenas áreas dificilmente um programa maior terá oportunidade de ser alocado. 17

18 Estratégias de Alocação WORST-FIT ACELERA A FRAGMENTAÇÃO O programa J não tem condições de ser alocado 18

19 Estratégias de Alocação de Partição (FIRST-FIT) Esta estratégia aloca o programa na primeira partição que o couber, independente do espaço livre que vai deixar. Vantagem: Das três estratégias, esta é a mais rápida (no que se refere ao encontro da área livre disponível) consumindo, neste sentido, menos recursos de processamento do sistema. 19

20 Estratégias de Alocação de Partição (FIRST-FIT) 20

21 Exercício Considerando a estratégia de alocação BEST-FIT, aloque os processos abaixo. 21

22 Exercício Considerando a estratégia de alocação WORST-FIT, aloque os processos abaixo. 22

23 Exercício Considerando a estratégia de alocação FIRST-FIT, aloque os processos abaixo. 23

24 SWAPPING Visa dar uma maior taxa de utilização à MP melhorando seu compartilhamento. Visa também resolver o problema da falta da MP em um sistema Funcionamento (1) Programa precisa ser alocado e não existe espaço na MP (2) Sistema Operacional (SO) escolhe entre processos alocados (sem previsão de utilização da CPU nos próximos instantes) e o descarrega em uma área do disco denominada de arquivo de swap (3) O programa que precisava ser executado, ocupa o espaço deixado pelo que saiu (4)... e assim sucessivamente... (5) Vai trabalhando assim até que os processos vão terminando Desvantagem: Queda do desempenho devido ao número de acessos à memória secundária 24

25 SWAPPING Saída de B para entrada de H B Entra em uma área Que foi liberada 25

26 Memória Virtual É uma técnica de gerência de memória em que as memórias principal (MP) e secundária (MS) são combinadas dando impressão ao usuário de que existe muito mais memória do que a capacidade real de memória principal. A MS funciona como uma extensão da MP Vantagem Maior número de processos compartilhando o uso da MP pois apenas partes do processo estarão residentes. 26

27 Memória Virtual Ela não vincula o endereçamento feito pelo programa aos endereços físicos da MP, e sim a um endereço virtual, pois eles podem possuir endereços vinculados á MS. 27

28 Espaço de Endereçamento Virtual/Real Um processo pode fazer referência a endereços virtuais que estejam fora do limite da MP, ou seja, que estejam na MS, uma extensão da memória principal Espaço de endereços reais É o conjunto de endereços reais que um processo pode endereçar (está localizado na MP) Espaço de endereços virtuais É o conjunto de endereços virtuais que um processo pode endereçar 28

29 Espaço de Endereçamento Virtual/Real Todo programa (processo) para ser executado deve estar na MP. No entanto, com memória virtual, um processo pode estar parte na MP e parte na MS. No momento da execução de uma instrução do programa, o endereço virtual referenciado é traduzido para o endereço da MP pois o processador manipula apenas endereços da MP. Se o endereço virtual referenciado estiver na MS ele deve ser transportado para MP 29

30 Memória Virtual Ela não vincula o endereçamento feito pelo programa aos endereços físicos da MP, e sim a um endereço virtual, pois eles podem possuir endereços vinculados á MS. 30

31 Free m Comandos Relacionados Grep MemTotal /proc/meminfo 31

32 Dmidecode t 16 Comandos Relacionados 32

33 Comandos Relacionados top 33

34 Exercício Programa 01 Programa 02 Quais são os endereços reais correspondentes aos endereços virtuais EV1 e EV5? Qual o endereço virtual correspondente aos endereços MS1 e MS4? 34

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