Sistemas Operacionais
Aula 5 – Gerenciamento de Memória
5. Gerenciamento de Memória
5. Gerenciamento de Memória
5. Gerenciamento de Memória
Qual a importância da memória?
Seu objetivo básico é armazenar dados
Existem diversos tipos de memória em um sistema
de computação
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Qual a importância da memória?
Cenário Ideal
Memória rápida
Infinitamente grande Não-volátil
Barata
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Qual a importância da memória?
Tipos mais comuns
Memória principal (Random Access Memory) Disco rígido (HD)
Memórias cache (L1, L2) Registradores
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Qual a importância da memória?
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Qual a importância da memória?
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Qual a importância da memória?
O foco da gerência de memória é a memória
principal (RAM)
Ela constitui o “espaço de trabalho” do sistema
Nela são mantidos processos, threads, canais de
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Endereços, variáveis e funções
O programador usa referências a entidades
abstratas:
Variáveis Funções Parâmetros
Valores de retorno
Não há necessidade da manipulação de endereços de memória
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Endereços, variáveis e funções
Internamente cada variável ou trecho de código
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Endereços, variáveis e funções
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Endereços lógicos e físicos
Ao executar instruções, o processador escreve
endereços no barramento do computador
Para buscar instruções e operandos
Para ler e escrever valores na memória e nas
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Endereços lógicos e físicos
Os endereços gerados pelo processador à medida
em que executa algum código são chamados
endereços lógicos
Não são necessariamente iguais aos endereços
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Endereços lógicos e físicos
Há um mecanismo chamado Unidade de Gerência
de Memória (MMU) que determina os endereços físicos a partir de endereços lógicos
Isso garante maior segurança e estabilidade na
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Modelo de memória dos processos
TEXT: programa e sua ligação com as bibliotecas DATA: dados estáticos usados pelo programa –
variáveis globais
HEAP: área usada para armazenar dados através
de alocação dinâmica
STACK: área usada para manter a pilha de
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Quais as estratégias de alocação?
Em um sistema mono-processo, a alocação da
memória principal é simples
Reservar uma área da memória para o núcleo do
sistema operacional e alocar o processo na memória restante
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Quais as estratégias de alocação?
Nos sistemas multi-processos vários processos podem ser carregados na memória para execução simultânea
O espaço de memória deve ser dividido entre eles usando uma estratégia de alocação
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Quais as estratégias de alocação?
Partições fixas
Alocação contígua
Alocação por segmentos Alocação paginada
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Quais as estratégias de alocação?
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Quais as estratégias de alocação?
Partições fixas
Divide a memória destinada aos processos em N
partições fixas
Elas podem ser de tamanhos iguais ou distintos
Em cada partição pode ser carregado um processo
A tradução entre endereços lógicos e endereços
físicos é feita através de um registrador de realocação
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Quais as estratégias de alocação?
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Quais as estratégias de alocação?
Partições fixas
Vantagem: simplicidade Desvantagens:
Os processos podem ter tamanhos diferentes dos tamanhos das partições
O número máximo de processos na memória é limitado pelo número de partições
Processos maiores que o tamanho das partições não poderão ser carregados
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Quais as estratégias de alocação?
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Quais as estratégias de alocação?
Alocação contígua
O tamanho de cada partição pode ser ajustado para
se adequar à demanda de cada processo
Usa dois registradores
Registrador base – define o endereço inicial da
partição
Registrador limite – define o tamanho em bytes
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Quais as estratégias de alocação?
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Quais as estratégias de alocação?
Alocação contígua
Além de traduzir endereços lógicos em físicos, a
MMU propicia a proteção da memória
Um processo pi só acessa endereços lógicos
entre: [0, limite(pi) − 1]
Que corresponde aos endereços físicos entre:
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Quais as estratégias de alocação?
Alocação contígua
Vantagem: simplicidade Desvantagens:
Pouco flexível
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Quais as estratégias de alocação?
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Quais as estratégias de alocação?
Alocação por segmentos
O espaço de memória de um processo é
fracionado em áreas, ou segmentos
Os segmentos podem ser alocados
separadamente na memória física
Os processos não são alocados como uma
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Quais as estratégias de alocação?
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Quais as estratégias de alocação?
Alocação por segmentos
Usa endereços lógicos bidimensionais [segmento:offset]
Segmento indica o número do segmento
desejado
Offset indica a posição desejada dentro do
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Quais as estratégias de alocação?
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Quais as estratégias de alocação?
Alocação por segmentos
Cada segmento tem seus próprios valores de
base e limite
Cada processo possui uma tabela de
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Quais as estratégias de alocação?
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Quais as estratégias de alocação?
Alocação paginada
Usar endereços bidimensionais é pouco intuitivo
Torna mais complexa a construção de compiladores Na alocação paginada, o espaço de endereçamento
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Quais as estratégias de alocação?
Alocação paginada
Internamente, o espaço de endereços lógicos é dividido em pequenos blocos de mesmo tamanho chamados
páginas = 4KB
O espaço de memória física também é dividido em blocos de mesmo tamanho que as páginas: quadros
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Quais as estratégias de alocação?
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Quais as estratégias de alocação?
Alocação paginada
O mapeamento entre as páginas de um processo e os quadros correspondentes é feito através de uma tabela de páginas
Cada entrada corresponde a uma página e contém o número do quadro onde ela se encontra
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Quais as estratégias de alocação?
Alocação paginada
Há um registrador no processador que define qual a tabela de página que está ativa no momento
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Quais as estratégias de alocação?
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Quais as estratégias de alocação?
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O que é fragmentação?
Ao longo da execução do sistema
Áreas de memória são liberadas por processos que
concluem sua execução
Outras áreas são alocadas por novos processos
Podem surgir áreas livres (buracos) entre os
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O que é fragmentação?
Fragmentação externa
Só afeta as estratégias de alocação que trabalham com blocos de tamanho variável
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O que é fragmentação?
Duas soluções:
Minimizar sua ocorrência através de critérios de
escolha
Desfragmentar periodicamente a memória do
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O que é fragmentação?
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O que é fragmentação?
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O que é fragmentação?
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O que é fragmentação?
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Compartilhamento de memória
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Compartilhamento de memória
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O que é memória virtual?
Os programas se tornam cada vez maiores e cada
vez mais processos executam simultaneamente
Não há memória suficiente
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O que é memória virtual?
Áreas de memória pouco acessadas são transferidas
para um meio de armazenamento mais barato e abundante:
Disco rígido Memória flash
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O que é memória virtual?
Retira da memória principal as páginas menos utilizadas
Salva elas em uma área reservada do disco (swap)
Quando um processo tenta acessar uma página que está no disco é feita uma troca para trazê-la à memória principal As trocas são feitas de acordo com um algoritmo de
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Algoritmos de substituição de página
Algoritmo FIFO – retira a mais velha
Algoritmo ótimo – mais tempo sem ser usada Algoritmo LRU – menos recentemente usada
Algoritmo da segunda chance – da uma segunda
chance às páginas acessadas recentemente ( com FIFO)
