3.- Administracion De Memoria

Memoria Virtual  
La memoria virtual es una técnica para proporcionar la simulación de un espacio de memoria mucho mayor que la memoria física de una máquina. Esta ilusión permite que los programas se hagan sin tener en cuenta el tamaño exacto de la memoria física.
La memoria virtual ha llegado a ser un componente esencial de la mayoría de los S.O actuales. Y como en un instante dado, en la memoria solo se tienen unos pocos fragmentos de un proceso dado, se pueden mantener más procesos en la memoria.
La memoria virtual también simplifica la carga del programa para su ejecución llamado reubicación, este procedimiento permite que el mismo programa se ejecute en cualquier posición de la memoria física.

La memoria virtual se apoya en varias técnicas interesantes para lograr su objetivo. Una de las teorías más fuertes es la del `conjunto de trabajo', la cual se refiere a que un programa o proceso no está usando todo su espacio de direcciones en todo momento, sino que existen un conjunto de localidades activas que conforman el `conjunto de trabajo'. Si se logra que las páginas o segmentos que contienen al conjunto de trabajo estén siempre en RAM, entonces el programa se desempeñará muy bien.

EVALUACIÓN DE LAS ORGANIZACIONES DE ALMACENAMIENTO

Almacenamiento virtual "significa la capacidad de direccional un espacio de almacenamiento mucho mayor que el disponible en el almacenamiento primario de determinado sistema de computación”. Esta tecnología apareció en 1960 en la Universidad de Manchester (Inglaterra), en el sistema “Atlas”.
Los métodos más comunes de implementación son mediante:
 Técnicas de “paginación”.
 Técnicas de “segmentación”.
 Una combinación de ambas técnicas.
Las direcciones generadas por los programas en su ejecución no son, necesariamente, aquellas contenidas en el almacenamiento primario (memoria real), ya que las direcciones virtuales suelen seleccionarse dentro de un número mucho mayor de direcciones que las disponibles dentro del almacenamiento primario.

La evolución en las organizaciones de almacenamiento puede resumirse como sigue:
Virtual:
Multiprogramación en almacenamiento virtual:
 Paginación pura.
 Segmentación pura.
 Combinación paginación / segmentación.

PAGINACIÓN

El termino memoria virtual se asocia normalmente con sistemas que emplean paginación, aunque también se puede usar memoria virtual basada en la segmentación. El uso de la paginación en la memoria virtual fue presentado por primera vez en el computador Atlas.
Cada proceso tiene su propia tabla de páginas y cuando carga todas sus páginas en la o memoria principal. Puesto que solo algunas de las páginas de un proceso pueden estar en la memoria principal, se necesita un bit en cada entrada de la tabla para indicar si la página perteneciente está presente en la memoria principal o no.

SISTEMA DE PAGINACIÓN/SEGMENTACIÓN

La paginación y la segmentación puras son métodos de manejo de memoria bastante efectivos, aunque la mayoría de los sistemas operativos modernos implantan esquemas combinados, es decir, combinan la paginación y la segmentación.
La idea de combinar estos esquemas se debe a que de esta forma se aprovechan los conceptos de la división lógica de los programas (segmentos) con la granularidad de las páginas. De esta forma, un proceso estará repartido en la memoria real en pequeñas unidades (paginas) cuya liga son los segmentos. También es factible así el compartir segmentos a medida que las partes necesitadas de los mismos se van reverenciando (paginas).  
 
SEGMENTACIÓN

La segmentación permite al programador contemplar la memoria como si constara de varios espacios de direcciones o segmentos. Los segmentos pueden ser de distintos tamaños, incluso de forma dinámica. Las referencias a la memoria constan de una dirección de la forma (número de segmento, desplazamiento).

Nuestra replica será para el equipo del compañero Salvador Reyes Villa, al revisar el contenido del tema que nos presentan nos pudimos percatar que es muy concreto, ya que el tema que nos toco el mismo tema a nuestro equipo y encontramos más información que tiene mucha relevancia para poder entender mejor el tema.
Por otra parte mencionan información que se considera importante ya que se necesita de información que nos pueda ayudar a entender mejor el tema.

1.- Analizar las ventajas y desventajas de la memoria virtual

La memoria virtual funciona bien en un entorno multiprogramacion porque la mayor parte de los programas dedican bastante tiempo a esperar: esperan que se realicen las operaciones de E/S; esperan que las paginas se intercambien hacia dentro o hacia fuera; y en un entorno de tiempo compartido, esperan el momento en que se alcanza su rebanada de tiempo.
La memoria virtual ha incrementado el uso de varias técnicas de programación. Por ejemplo, ayuda al proceso de grandes sistemas de software porque las piezas individuales pueden desarrollarse de manera independiente y vincularse mas tarde.

La administración de la memoria virtual tiene varias ventajas:

*El tamaño de un trabajo ya no esta restringido al tamaño de la memoria principal.
*La memoria se usa de manera mas eficiente porque las únicas secciones de un trabajo almacenadas en la memoria son aquellas que se requieren de inmediato, mientras las que no se necesitan permanecen en el almacenamiento secundario.
*Permite una cantidad ilimitada de multiprogramacion, que puede aplicar a muchos trabajos, como con las particiones dinámicas y estáticas, o muchos usuarios en un entorno de tiempo compartido.
*Elimina la fragmentación externa y minimiza la fragmentación interna al combinar segmentación y paginación.
*Permite compartir código y datos.
*Facilita la vinculación dinámica de segmentos de programa.

Las ventajas superan en exceso a las desventajas:

*Costos incrementados del hardware del procesador.
*Procesamiento extra incremento para el manejo de interrupciones de página.
*Complejidad incrementada del software para impedir el thrashing.

Bibliografia:
Sistemas operativos
Mc Iver, Ann
Ida M. Flynn
Sexta edición
ISBN 978-607-481-485-9
Paginas: 93,94

2.- Ventajas y desventajas del uso de la memoria virtual

Ventajas:
*Permite optimizar uso de memoria:
* mantiene más procesos en memoria principal
* mantiene en disco partes del proceso poco usadas (rutinas de atención a errores poco frecuentes, funciones de uso   esporádico, datos no usados, etc.)
* Permite que un proceso sea más grande que toda la memoria principal
* Permite multiprogramación muy efectiva
*Se encarga el SO => evita al usuario la preocupación por programar con superposición

Desventajas:
*Fallos de direccionamiento:
  -Se genera interrupción, indica fallo de acceso a memoria
*Proceso pasa a bloqueado, SO a ejecución
*SO emite solicitud de E/S al disco
*SO expide otro proceso para que se ejecute
*Tras traer fragmento a memoria, interrupción de E/S, control al SO, que pasa el proceso a listo.  
*Posible hiperpaginación (thrasing):
 -SO más tiempo intercambiando fragmentos que ejecutando (ejemplo: si saca de memoria un fragmento que se iba a usar ya)

URL: http://elloboestepario2.blogspot.mx/2012/04/ventajas-y-desventajas-del-uso-de-la.html


3.- La memoria real y sus características

La memoria real o principal es en donde son ejecutados los programas y procesos de una computadora y es el espacio real que existe en memoria para que se ejecuten los procesos.
Por lo general esta memoria es de mayor costo que la memoria secundaria, pero el acceso a la informacion contenida en ella es de mas rapido acceso.

Memoria real o física:

*Capacidad, que representa el volumen global de información (en bits) que la memoria puede almacenar.
Tiempo de acceso, que corresponde al intervalo de tiempo entre la solicitud de lectura/escritura y la disponibilidad de los datos.

*Tiempo de ciclo, que representa el intervalo de tiempo mínimo entre dos accesos sucesivos.
*Rendimiento, que define el volumen de información intercambiado por unidad de tiempo, expresado en bits por segundo.
*No volatilidad, que caracteriza la capacidad de una memoria para almacenar datos cuando no recibe más electricidad.
*Existen dos tipos de memorias RAM: SRAM Y DRAM.

En conclusión de lo que se ha abordado durante esta unidad podemos decir que la administración de memoria se refiere a los distintos métodos y operaciones que se encargan de obtener la máxima utilidad de la memoria, organizando los procesos y programas que se ejecutan de manera tal que se aproveche de la mejor manera posible el espacio disponible.
Tambien podemos decir que hay al menos dos tipos de memoria, la memoria virtual, donde la 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. y la memoria real es en donde son ejecutados los programas y procesos de una computadora y es el espacio real que existe en memoria para que se ejecuten los procesos.

Bueno, nuestra replica es para el equipo de Gustavo, nos parece que su información es muy concreta, muy bien clasificada de acuerdo a lo establecido en el inicio por el profesor, aunque no tiene bibliografia para nosotros como usuarios poder consultar mas sobre estos temas, fuera de eso su información nos parece muy buena.

Según (1) : La memoria real, principal o primaria,"Memoria Central ", es aquella memoria de un ordenador, donde se almacenan temporalmente tanto los datos como los programas que la CPU está procesando o va a procesar en un determinado momento. Por su función, es una amiga inseparable del microprocesador, con el cual se comunica a través de los buses de datos. Por ejemplo, cuando la CPU tiene que ejecutar un programa, primero lo coloca en la memoria y después lo empieza a ejecutar. Lo mismo ocurre cuando necesita procesar una serie de datos; antes de poder procesarlos los tiene que llevar a la memoria principal.

En un sistema monoprogramado, la memoria principal se divide en dos partes: una parte para el sistema operativo (monitor residente, núcleo) y otra parte para el programa que se ejecuta en ese instante. En un sistema multiprogramado, la parte de "usuario" de la memoria debe subdividirse aún más para hacer sitio a varios procesos. La tarea de subdivisión la lleva a cabo dinámicamente el sistema operativo y se conoce como gestión de memoria.

En un sistema multiprogramado resulta vital una gestión efectiva de la memoria. Si sólo hay unos pocos procesos en memoria, entonces la mayor parte del tiempo estarán esperando a la E/S y el procesador estará desocupado. Por ello, hace falta repartir eficientemente la memoria para meter tantos procesos como sea posible.

Carga de programas en memoria principal.
La tarea central de cualquier sistema de gestión de memoria es traer los programas a memoria principal para su ejecución en el procesador. En casi todos los sistemas multiprogramados modernos, esta tarea supone un esquema sofisticado conocido como memoria virtual. La memoria virtual está, a su vez, basada en el uso de una de dos técnicas básicas; segmentación y/o paginación. Antes de ver estás técnicas de memoria virtual, se debe preparar el terreno considerando técnicas más simples que no requieren el uso de memoria virtual. Una de estas técnicas, la partición, se ha venido usando con distintas variantes en algunos sistemas operativos ahora obsoletos. Las otras dos técnicas, la paginación simple y la segmentación simple, no se usan en solitario. No obstante, el estudio de la memoria virtual resultará más sencillo si se consideran en primer lugar estas dos técnicas, sin tener en cuenta la memoria virtual.

Paginación
Tanto las particiones de tamaño fijo como las de tamaño variable hacen un uso ineficiente de la memoria; las primeras generan fragmentación interna, mientras que las segundas originan fragmentación externa. Supóngase, no obstante, que la memoria principal se encuentra particionada en trozos iguales de tamaño fijo relativamente pequeños y que cada proceso está dividido también en pequeños trozos de tamaño fijo y del mismo tamaño que los de memoria. En tal caso, los trozos del proceso, conocidos como páginas, pueden asignarse a los trozos libres de memoria, conocidos como marcos o marcos de página. En este apartado se verá que el espacio malgastado en memoria para cada proceso por fragmentación interna consta sólo de una fracción de la última página del proceso. Además, no hay fragmentación externa.
En un instante dado, algunos de los marcos de memoria están en uso y otros están libres. El sistema operativo mantiene una lista de los marcos libres. El proceso A, almacenado en disco, consta de cuatro páginas. Cuando llega el momento de cargar este proceso, el sistema operativo busca cuatro marcos libres y carga las cuatro páginas del proceso A en los cuatro marcos. El proceso B, que consta de tres páginas y el proceso C, que consta de cuatro, se cargan a continuación. Más tarde, el proceso B se suspende y es expulsado de memoria principal. Después, todos los procesos de memoria principal están bloqueados y el sistema operativo tiene que traer un nuevo proceso, el proceso D, que consta de cinco páginas.
Supóngase ahora, como en este ejemplo, que no hay suficientes marcos sin usar contiguos para albergar al proceso. ¿Impedirá esto al sistema operativo cargar D? La respuesta es negativa, puesto que se puede emplear de nuevo el concepto de dirección lógica. Ya no será suficiente con un simple registro base. En su lugar, el sistema operativo mantiene una tabla de páginas para cada proceso. La tabla de páginas muestra la posición del marco de cada página del proceso. Dentro del programa, cada dirección lógica constará de un número de página y de un desplazamiento dentro de la página. Recuérdese que, en el caso de la partición simple, una dirección lógica era la posición de una palabra relativa al comienzo del programa; el procesador realizaba la traducción a dirección física. Con paginación, el hardware del procesador también realiza la traducción de direcciones lógicas a físicas. Ahora, el procesador debe saber cómo acceder a la tabla de páginas del proceso actual. Dada una dirección lógica (número de página, desplazamiento), el procesador emplea la tabla de páginas para obtener una dirección física (número de marco, desplazamiento).

Segmentación
Otro modo de subdividir el programa es la segmentación. En este caso, el programa y sus datos asociados se dividen en un conjunto de segmentos. No es necesario que todos los seg-mentos de todos los programas tengan la misma longitud, aunque existe una longitud máxima de segmento. Como en la paginación, una dirección lógica segmentada consta de dos partes, en este caso un número de segmento y un desplazamiento.
Como consecuencia del empleo de segmentos de distinto tamaño, la segmentación resulta similar a la partición dinámica. En ausencia de un esquema de superposición o del uso de memoria virtual, sería necesario cargar en memoria todos los segmentos de un programa para su ejecución. La diferencia, en comparación con la partición dinámica, radica en que, con segmentación, un programa puede ocupar más de una partición y éstas no tienen por qué estar contiguas. La segmentación elimina la fragmentación interna, pero, como la partición dinámica, sufre de fragmentación externa. Sin embargo, debido a que los procesos se dividen en un conjunto de partes más pequeñas, la fragmentación externa será menor.
Mientras que la paginación es transparente al programador, la segmentación es generalmente visible y se proporciona como una comodidad para la organización de los programas y datos. Normalmente, el programador o el compilador asignan los programas y los datos a diferentes segmentos. En aras de la programación modular, el programa o los datos pueden ser divididos de nuevo en diferentes segmentos. El principal inconveniente de este servicio es que el programador debe ser consciente de la limitación de tamaño máximo de los segmentos.

Memoria virtual.
La memoria virtual permite una multiprogramación muy efectiva y releva al usuario de las rígidas e innecesarias restricciones de la memoria principal.
Las ventajas de la memoria virtual son importantes. La cuestión es: ¿Funcionará este esquema? En un primer momento, se produjo un gran debate sobre este punto, pero la experiencia con numerosos sistemas operativos demuestra más allá de cualquier duda que la memoria virtual funciona. Por consiguiente, ha llegado a ser un componente esencial de la mayoría de los sistemas operativos actuales.
Para comprender cuál él es elemento clave y por qué la memoria virtual generó tanto debate, se va a considerar de nuevo la labor del sistema operativo con respecto a la memoria virtual. Considérese un proceso grande formado por un programa largo y un conjunto de series de datos. Durante un corto periodo, la ejecución puede estar reducida a una pequeña sección del programa (por ejemplo, una subrutina) y acceder sólo a una o dos series de datos. Si esto es así, sería un claro desperdicio cargar docenas de fragmentos para el proceso cuando se van a usar sólo unos pocos antes de que pase a estar suspendido o se descargue. Se puede aprovechar mejor la memoria cargando tan sólo unos pocos fragmentos. Además, si el programa se bifurca a una instrucción o hace referencia a datos de un fragmento que no está en memoria, se producirá un fallo de página. Este fallo le dice al sistema operativo que traiga el fragmento deseado.

Paginación
El término memoria virtual se asocia normalmente con sistemas que emplean paginación, aunque también se puede usar memoria virtual basada en la segmentación, que se tratará después. El uso de la paginación en la memoria virtual fue presentado por primera vez en el computador Atlas [KILB62] y pronto alcanzó un uso comercial muy extendido.
En el estudio de la paginación simple se indicó que cada proceso tiene su propia tabla de páginas y que, cuando carga todas sus páginas en memoria principal, se crea y carga en memoria principal una tabla de páginas. Cada entrada de la tabla de páginas contiene el número de marco de la página correspondiente en memoria principal. Cuando se considera un esquema de memoria virtual basado en la paginación se necesita la misma estructura, una tabla de páginas. Nuevamente, es normal asociar una única tabla de páginas con cada proceso.

Segmentación
La segmentación permite al programador contemplar la memoria como si constara de varios espacios de direcciones o segmentos. Con memoria virtual, el programador no necesita pre-ocuparse de las limitaciones de memoria impuestas por la memoria principal. Los segmentos pueden ser de distintos tamaños, incluso de forma dinámica. Las referencias a memoria constan de una dirección de la forma (número de segmento, desplazamiento).

Paginación y Segmentación Combinadas
Tanto la paginación como la segmentación tienen sus ventajas. La paginación, que es transparente al programador, elimina la fragmentación externa y, de este modo, aprovecha la memoria principal de forma eficiente. Además, puesto que los fragmentos que se cargan y descargan de memoria principal son de tamaño constante e igual para todos, es posible construir algoritmos de gestión de memoria sofisticados que aprovechen mejor el comportamiento de los programas, tal y como se verá. La segmentación, que es visible para el programador, tiene las ventajas antes citadas, incluida la capacidad de manejar estructuras de datos que puedan crecer, la modularidad y el soporte de la compartición y la protección. Para combinar las ventajas de ambas, algunos sistemas están equipados con hardware del procesador y software del sistema operativo que las permiten.
En un sistema con paginación y segmentación combinadas, el espacio de direcciones de un usuario se divide en varios segmentos según el criterio del programador. Cada segmento se vuelve a dividir en varias páginas de tamaño fijo, que tienen la misma longitud que un marco de memoria principal. Si el segmento tiene menor longitud que la página, el segmento ocupará sólo una página. Desde el punto de vista del programador, una dirección lógica también está formada por un número de segmento y un desplazamiento en el segmento. Desde el punto de vista del sistema, el desplazamiento