SEGMENTACIÓN PAGINADA

https://drive.google.com/file/d/0BxcdhmwhFrUmNUhrTVM2Rmh5NG8/view?usp=sharing

HIPERPAGINACIÓN

Si el número de marcos asignados a un proceso de baja prioridad desciende por debajo del número mínimo requerido por la arquitectura del computador, debemos suspender la ejecución de ese proceso. Luego debemos descargar sus páginas restantes, liberando los marcos asignados. En general, cualquier proceso que no cuente con marcos suficientes provocará fallos de página muy frecuentemente. Si se reemplazan páginas que a su vez están activas, estaremos sustituyendo una página que casi de inmediato se volverá a necesitar. Por tanto, pronto vuelve a generarse otro fallo de página, ocurriendo esto una y otra vez. A esta altísima actividad de paginación se le llama hiperpaginación (thrashing). Un sistema está en hiperpaginación si emplea más tiempo paginando que ejecutando.

Causas de la Hiperpaginación
La hiperpaginación ocasiona severos problemas de rendimiento. Considere la siguiente situación, basada en el comportamiento real de los primeros sistemas de paginación.

El sistema operativo supervisa la utilización de la CPU. Si ésta es demasiado baja, aumentamos el nivel de multiprogramación introduciendo un nuevo proceso en el sistema. Se emplea un algoritmo de reemplazo de páginas global, que reemplaza páginas sin importar a qué procesos pertenezcan. Suponga ahora que un proceso entra en una nueva fase de su ejecución y necesita más marcos. Comienza a generar fallos de página y a tomar páginas de otros procesos. Sin embargo, estos procesos necesitan esas páginas, por lo que también fallan, tomando páginas de otros procesos. Todos estos procesos generando fallos de página deben usar el dispositivo de paginación para intercambiar las páginas. A medida que se colocan en la cola del dispositivo de paginación, la cola procesos listos se vacía. Mientras los procesos están bloqueados en espera del dispositivo de paginación, la utilización de la CPU decrece.

El planificador de la CPU ve disminuir la utilización de ésta y, por tanto, incrementa el nivel de multiprogramación. El nuevo proceso trata de comenzar tomando páginas de los procesos en ejecución, lo que ocasiona más fallos de página y una cola más larga para el dispositivo de paginación. Y se vuelven a repetir los pasos descritos. Ha comenzado la hiperpaginación y se desploma la productividad del sistema. La tasa de fallos de página aumenta tremendamente y, como resultado, se incrementa el tiempo efectivo de acceso a memoria. No se efectúa ningún trabajo porque el sistema operativo está continuamente paginando.

 

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Los efectos de la hiperpaginación se pueden limitar utilizando un algoritmo de reemplazo local (o por prioridades). Con el reemplazo local, si un proceso comienza a hiperpaginar, no puede robar marcos de otro proceso y provocar que este también entre en hiperpaginación. Sin embargo, si los procesos están en hiperpaginación, la mayor parte del tiempo pueden encontrarse en la cola del dispositivo de paginación. El tiempo promedio de servicio de un fallo de página aumenta y, por tanto, el tiempo efectivo de acceso aumenta incluso para un proceso que no esté en hiperpaginación. Para evitar la hiperpaginación debemos ofrecer a un proceso todos los marcos que necesita; pero, ¿cómo sabemos cuántos necesitan? Para saberlo se utilizan técnicas como el modelo del conjunto de trabajo, que se basa el concepto de localidad de la ejecución de procesos.

Frecuencia de Fallos de Página

El modelo del conjunto de trabajo tiene bastante éxito, y el conocimiento del conjunto puede resultar útil para la prepaginación, pero parece ser una manera bastante torpe de controlar la hiperpaginación. La estrategia de frecuencia de fallos de página sigue un camino más directo.

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http://lsi.vc.ehu.es/pablogn/docencia/manuales/SO/TemasSOuJaen/MEMORIAVIRTUAL/6Hiperpaginacion.htm

POLITICAS DE REUBICACIÓN Y REEMPLAZO

La política de reubicación se refiere a la capacidad de cargar y ejecutar un programa determinado en la posición arbitraria de memoria en contraposición a un conjunto fijo de posiciones especificadas durante la compilación de dicho programa. Las instrucciones de un proceso cargado en memoria contendrán referencias a posiciones de memoria de dos tipos.

Referencias a Posiciones de Memoria 

1. Referencia a datos empleados en instrucciones de carga, almacenamiento  y algunas instrucciones aritmético-lógicas.
2.  Referencias a otras instrucciones empleadas fundamentalmente en bifurcaciones de control de flujo o en instrucciones de llamadas.

Tipos de Direcciones

Ambos tipos de direcciones no serán fijas durante todo el periodo de permanencia del proceso en el sistema, sino que puedan avisar si el proceso es suspendido y cargado posteriormente en memoria o simplemente, si es desplazado dentro de esta, distinguiremos los dos tipos de direcciones.

1. Una dirección lógica o virtual es un identificador utilizado para referenciar información dentro del espacio de direcciones de un programa y por tanto es independiente de la asignación actual de datos  a memoria debiendose realizar una traducción a dirección física antes de poder realizar un acceso a memoria.
2. Una dirección física o absoluta designa a una posición real de memoria física donde se almacena información en tiempo de ejecución.

Tipos de Esquemas

Dependiendo de cómo y cuándo tenga lugar la traducción del espacio de direcciones virtuales al espacio de direcciones físicas en un esquema de reubicación determinado, pueden considerarse dos tipos básicos de estrategias:

1. Reubicación Estática
2. Reubicación Dinámica.

 Reubicación Estática

Implica generalmente que la reubicación es realizada antes o durante la carga del proceso en memoria. Las constantes (valores literales), los desplazamientos relativos al PC, no dependen de esta condición y no necesitan ser ajustados durante la reubicación.

Reubicación Dinámica

Implica que la correspondencia entre el espacio de direcciones virtuales y el espacio de direcciones físicas se efectúa en tiempo de ejecución. Usualmente con asistencia del hardware. Cuando el proceso en cuestión está siendo ejecutado, todas sus referencias a memoria son reubicadas durante la ejecución antes de acceder realmente a la memoria física.

Imagen tomada y modificada de la presentación de  Diego Alejandro Garcia

Política de Ubicación

La política de ubicación tiene que ver con determinar donde va a residir una parte del proceso en memoria principal.

En un sistema de segmentación puro, la política de ubicación es un aspecto muy importante de diseño, teniendo como posibles alternativas las políticas de mejor ajuste, primer ajuste y siguiente ajuste.

Política Optima

Esta Política selecciona para reemplazar la pagina que tiene que esperar mas tiempo hasta que se produzca la referencia siguiente. Se puede demostrar que esta política genera el menor numero de fallos de pagina, sin embargo, este algoritmo resulta imposible de implementar porque requiere que el SO tenga un conocimiento exacto de los sucesos futuros.

Esquema de Política Optima para el caso propuesto

Política de Remplazo

Cuando todos los marcos de memoria principal están ocupados y es necesario traer a memoria una nueva pagina para atender un fallo de pagina.

La política se encarga de seleccionar la pagina a reemplazar de entre las que se encuentren actualmente en memoria.

 

Imagen tomada y modificada de la presentación de  Diego Alejandro Garcia

http://es.slideshare.net/Eborda/exp-so-politicas

PARTICIONES FIJAS Y DINAMICAS

Particiones Fijas

Consiste en dividir la memoria libre en varias partes de igual tamaño o diferentes tamaños, un programa puede ser demasiado grande para caber en la partición, en este caso el programador debe diseñar el programa mediante superposiciones para que solo una parte del programa este en memoria principal.

En el caso de las particiones de igual tamaño, si todas las particiones estuvieran ocupadas con procesos que no están listos para ejecutar y necesitan cargarse un nuevo proceso, debe determinarse que partición expulsarse de la memoria.

http://files.sis-operativo.webnode.com.co/200000043-e30efe501a/particion.png

Particiones Dinámicas

Las partición en este caso son variables en número y longitud, esto significa que cuando se carga un proceso a memoria principal se le asigna el espacio que necesita en ella.

Efectos de las Particiones Dinámica

Asignación de Memoria con Particiones Dinámicas

La asignación de memoria es un esquema con particiones dinámicas consiste en determinar en que lugar ubicar un nuevo proceso, para esto existe tres algoritmos:

• Mejor ajuste: Consiste en ubicar el proceso en el espacio de memoria que más se ajuste a su tamaño.
• Primer ajuste: Consiste en ubicar el proceso en el primer lugar disponible, recorriendo desde el inicio de la memoria cuyo tamaño sea suficiente para el proceso.
•  Próximo ajuste: Consiste en ubicar el siguiente lugar disponible, que sea suficientemente grande a partir de la ultima asignación de memoria.

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ESTRATEGIAS DE LA PARTICIÓN

• Solicitud: por Demanda
• Ubicación: 

 Primer ajuste: El primer bloque disponible que ubique (parte del inicio)
Siguiente ajuste:  El siguiente bloque disponible  que ubique (parte desde la ubicación actual)

Mejor ajuste: El bloque disponible que deje el menor espacio libre (búsqueda exhaustiva).

• Reemplazo: Uno de los procesos se saca según el planificador.
• Primer ajuste: Es bueno con baja compactación, puebla el inicio de la memoria.

• Siguiente ajuste: Puebla el final de la memoria, el siguiente bloque libre siempre esta al final de la memoria.

• Mejor ajuste: Tiene peores resultados, dado que la busca la partición que deje el hueco más pequeño, la memoria se llena de huecos pequeños, se compacta con más frecuencia.

https://noridappr89.wordpress.com/2013/05/21/segunda-exposicion-particiones-fijas-y-dinamicas/
http://es.scribd.com/doc/58833109/particion-dinamica#scribd
https://html2-f.scribdassets.com/254coochfk10qphe/images/4-a6cf18cb57.jpg

FUNCIÓN DE INTERCAMBIO

La necesidad de atender diferentes procesos en formas concurrente fomento el desarrollo de la función de intercambio. Consiste en extraer del procesador un proceso que está en ejecución haciendo un registro del estado del proceso y guardándolo en memoria secundaria, para poder ser retomado desde el punto hasta donde fue ejecutado.

Memoria Virtual

Es una técnica de gestión de la memoria que permite que el sistema operativo disponga, tanto para el software de usuario como para sí mismo, de mayor cantidad de memoria que esté disponible físicamente. La mayoría de los ordenadores tienen cuatro tipos de memoria: registros en la CPU, la memoria caché (tanto dentro como fuera del CPU), la memoria RAM y el disco duro. En ese orden, van de menor capacidad y mayor velocidad a mayor capacidad y menor velocidad.

http://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_virtual#/media/File:Virtual_address_space_and_physical_address_space_relationship.svg

http://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_virtual

ALGORITMO DE UBICACIÓN

En particiones del mismo tamaño, cuando ahí alguna partición libre, puede cargarse un proceso  en esta partición, si todas las particiones están ocupadas, con procesos que no están listos para ejecutarse, uno de estos se saca y da paso a un nuevo proceso, esta decisión de sacar procesos la hace el planificador. En particiones de distintos tamaños se asigna cada proceso a la partición más pequeña en la que quepa.

http://image.slidesharecdn.com/gestindememorianicolas-120530233741-phpapp01/95/gestin-de-memoria-21-728.jpg?cb=1338421162

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ALGORITMO DE REEMPLAZO

Es utilizado para decidir que proceso sale de la memoria cuando llega un nuevo proceso y no hay marcos de pagina libre.


ALGORITMO DE VACÍO

Es el encargado de determinar cuando se debe escribir en memoria secundaria una pagina que ya haya sido modificada.

http://es.slideshare.net/wwwkarlitozkom/gestin-de-memoria-13143376

Referenciado de la exposición de los compañeros: Sergio Cornelio Reina

PAGINACIÓN Y SEGMENTACIÓN.

Que es Paginación en Sistemas Operativos?

La Paginación en Sistemas Operativos consiste en considerar el espacio de las direcciones lógicas  de cada proceso como un conjunto de bloques de tamaño consistente llamadas paginas, cada dirección lógica manejada para un proceso estará conformada por un par de valores (Pagina: Desplazamiento)

http://files.sistemas-operativos51.webnode.es/200000033-52ea053e24/paginacion.jpg

Características de la Paginación

• El espacio de direcciones lógicos de un proceso puede ser no continuo.
• Se divide la memoria física en bloque de tamaño fijo llamados marcos.
• Se divide la memoria en bloques de tamaño llamados pagina
• Se mantiene información en los marcos libres.
• Se establece una tabla de paginas para trasladar las direcciones lógicas a físicas.
• Se produce fragmentación interna.  

Ventajas de la Paginación 

• El espacio de direcciones lógico de un proceso puede ser no continuo.
• No es necesario que las paginas estén continuas en memoria.
• Es facil controlar todas las paginas ya que tienen el mismo tamaño.
• El mecanismo de traducción de direcciones (DAT) permite separar los conceptos de espacio de direcciones y espacios de memoria.
• Se libera al programador de la restricción de programar par aun tamaño físico de memoria con lo que se aumenta su productividad.

Desventajas de la Paginación

• El costo del hardware y software se incrementan, por la nueva información que debe manejarse y el mecanismo de traducción de direcciones necesarias, se consume mucho mas recurso e memoria, tiempo en la CPU para su implantación.
• Se deben reservar áreas de memoria para las PMT de los procesos, al no ser fijas el tamaño de estas se crea un problema semejante al de los programas.
• Aparece el problema de fragmentación interna.

SEGMENTACIÓN

Es un esquema de manejo de memoria mediante el cual la estructura del programa refleja su división lógica, llevándose a cabo una agrupación lógica de la información en bloques de tamaño variables denominados segmentos.

   

La segmentación permite alcanzar los siguientes objetivos:

• Modularidad de programas, cada rutina del programa puede ser un bloque sujeto a cambios y recopilaciones, sin afectar por ello al resto del programa.
• Estructuras de datos de largo variable, ejm, Stack, donde cada estructura tiene su propio tamaño y este puede variar.
• Protección, se puede proteger los módulos de segmentos contra acceso no autorizados.
• Comparición, dos o más procesos pueden ser un mismo segmento bajo reglas de protección.
• Enlace dinámico entre segmentos, puede evitarse relacionar todo el proceso de enlace antes de comenzar a ejecutar un proceso.   

Ventajas de la Segmentación.

• El programador puede conocer las unidades lógicas de su programa.
• Es posible compilar módulos separados como segmentos el enlace entre los segmentos puede suponer hasta tanto se haga una referencia entre segmentos.
• Es fácil compartir segmentos.
• Existe la posibilidad de definir segmentos que aun no existan.

Desventajas de la Segmentación.

• Hay un incremento en el costo del hardware y software para llevar a cabo la implantación, asi como mayor recurso de consumo de memoria, tiempo de CPU.
• Se compila el manejo de memoria virtual, ya que los discos almacenan información en bloques de tamaños fijos.
• No se puede garantizar que al salir de un segmento de la memoria este pueda ser traído fácilmente de nuevo,ya que sera necesario  encontrar nuevamente un área de memoria libre ajustada a su tamaño.
• La compartición de segmentos permite ahorrar memoria.

http://www.monografias.com/trabajos13/gesme/gesme.shtml#pag#ixzz3Yieh2zw0