SSC0640 Sistemas Operacionais I
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- Jorge Prado Santana
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1 SSC0640 Sistemas Operacionais I 14ª Aula Gerenciamento de Memória Profa. Sarita Mazzini Bruschi sarita@icmc.usp.br Slides adaptados de Marcos José Santana / Regina H. C. Santana / Luciana A. F. Martimiano baseados no livro Sistemas Operacionais Modernos de A. Tanenbaum 1
2 Gerenciamento de Memória Hierarquia de Memória Alocação particionada estática e dinâmica Gerenciamento dos espaços Swapping Memória virtual Paginação e Segmentação 2
3 Gerenciamento de Memória Memória Virtual (MV) Programas maiores que a memória eram divididos em pedaços menores chamados overlays; Programador era responsável por definir as áreas de overlay; Vantagem: expansão da memória principal; Desvantagem: custo muito alto; 3
4 Gerenciamento de Memória Memória Virtual (MV) Sistema operacional passou a ser responsável por dividir o programa em overlays; Sistema operacional realiza o chaveamento desses pedaços entre a memória principal e o disco; Década de 60: ATLAS primeiro sistema com MV (Universidade Manchester - Reino Unido); 1972: sistema comercial: IBM System/370; 4
5 Gerenciamento de Memória Memória Virtual (MV) Com MV existe a sensação de se ter mais memória principal do que realmente se tem; O hardware muitas vezes implementa funções da gerência de memória virtual: SO deve considerar características da arquitetura; 5
6 Gerenciamento de Memória Memória Virtual (MV) Espaço de Endereçamento Virtual de um processo é formado por todos os endereços virtuais que esse processo pode gerar; Espaço de Endereçamento Físico de um processo é formado por todos os endereços físicos/reais aceitos pela memória principal (RAM); 6
7 Gerenciamento de Memória Memória Virtual (MV) Um processo em Memória Virtual faz referência a endereços virtuais (lógicos) e não a endereços reais (físicos) de memória RAM; No momento da execução de uma instrução, o endereço virtual é traduzido para um endereço real, pois a CPU manipula apenas endereços reais da memória RAM Necessidade de um MAPEAMENTO 7
8 Gerenciamento de Memória Memória Virtual (MV) MMU: Realiza mapeamento dos endereços lógicos (usados pelos processos) para endereços físicos; Processador Endereço Lógico MMU Endereço Físico Memória Principal Unidade de Processamento 8
9 Gerenciamento de Memória Memória Virtual (MV) Endereços Virtuais formam o espaço de endereçamento virtual; Mapeamento entre endereços reais e virtuais é realizado pela MMU; Técnicas de MV: Paginação: Blocos de tamanho fixo chamados de páginas; SO mantém uma lista de todas as páginas; O espaço de endereçamento virtual é dividido em páginas virtuais; Segmentação: Blocos de tamanho arbitrário chamados segmentos; SO mantém uma lista de todos os segmentos; O espaço de endereçamento virtual é dividido em segmentos virtuais; 9
10 Memória Virtual Paginação Memória Principal e Memória Secundária são organizadas em páginas de mesmo tamanho; Página é a unidade básica para transferência de informação; Tabela de páginas: responsável por armazenar informações sobre as páginas virtuais: argumento de entrada número da página virtual; argumento de saída (resultado) número da página real (ou moldura de página - page frame); 10
11 Memória Virtual Paginação Espaço de endereçamento virtual de A Endereço virtual 1... Tabela de mapeamento de A Memória Principal Processo A Espaço de endereçamento virtual de B Endereço virtual 1 Tabela de mapeamento de B... Processo B 11
12 Memória Virtual Paginação Exemplo: Páginas de 4Kb 4096 bytes/endereços (0-4095); 64Kb de espaço virtual; 32Kb de espaço real; Temos: 16 páginas virtuais; 8 páginas reais; 12
13 Memória Virtual Paginação Espaço Virtual X Tamanho da Página Espaço de Endereçamento Virtual Tamanho da página Número de páginas Número de entradas nas tabela de páginas 2 32 endereços 512 bytes endereços 4 kbytes endereços 4 kbytes endereços 64 kbytes
14 Memória Virtual Paginação Problemas: Fragmentação interna; Definição do tamanho das páginas; Geralmente a MMU que define e não o SO; Páginas maiores: leitura mais eficiente, tabela menor, mas maior fragmentação interna; Páginas menores: leitura menos eficiente, tabela maior, mas menor fragmentação interna; Tamanhos possíveis entre 512 bytes a 64 KB; Mapa de bits ou uma lista encadeada com as páginas livres; 14
15 Memória Virtual Paginação Conversão Endereço Virtual Endereço Real Página virtual mapeada para página real; MMU realiza o mapeamento 15
16 Memória Virtual Paginação Mapeamento da MMU Operação interna de uma MMU com 16 páginas de 4Kb; Endereço virtual de 16 bits: 4 bits para nº de páginas e 12 bits para deslocamento; Com 4 bits é possível ter 16 páginas virtuais (2 4 ); Com 12 bits para deslocamento é possível endereçar os 4096 bytes; 16
17 Memória Virtual Paginação Mapeamento da MMU Número da página virtual é usado como índice; Se página está na memória RAM, então o nº da página real (110) é copiado para os três bits mais significativos do endereço de saída (real), juntamente com o deslocamento sem alteração; Endereço real com 15 bits é enviado à memória; índice 17
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