Conceitos básicos

1. Disciplina:
SISTEMASOPERATIVOS (SO)
Docente: Nilza dos Santos
E-mail: dossantoslucia@gmail.com
Aula 3

2. Gestão de Memória
Nilza dos Santos

3. Considerações Gerais
• Memória necessita ser alocada de forma eficiente para permitir o
máximo possível de processos.
• Um sistema de memória possui pelo menos dois níveis:
Memória principal: acessada pela CPU
Memória secundária: discos
• Programas são armazenados em disco.
Executar um programa se traduz em transferi-lo da memória secundária à
memória primária.
• Qualquer sistema operativo tem gerência de memória.
Monotarefa: gerência é simples.
Multitarefa: complexa.
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4. Memória lógica e Memória física
• Memória lógica
É aquela que o processo “enxerga”.
Endereços lógicos são aqueles manipulados por um processo.
• Memória física
Implementada pelos circuitos integrados de memória.
Endereços físicos são aqueles que correspondem a uma posição real de
memória.
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5. Endereço lógico versus endereço físico
• Espaço lógico de um processo é diferente do espaço físico.
Endereço lógico: gerado pela CPU (endereço virtual)
Endereço físico: endereços enviados para a memória RAM
• Programas de usuários “vêem” apenas endereços lógicos.
• Endereços lógicos são transformados em endereços físicos no momento
de execução dos processos.
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6. Unidade de gerência de memória
• Memory Management Unit (MMU)
Hardware que faz o mapeamento entre endereço lógico e endereço físico.
• Existem inúmeros tipos de MMU (ou UGM):
 Inicialmente simples, baseada em registos de relocação
 Constituída depois por um chip dedicado com mais funções.
 Actualmente faz parte do chipset da maioria dos processadores, tendo-se
tornado bastante complexo de utilizar e programar.
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7. Ligação de Instruções e Dados à Memória
• A ligação das Instruções e Dados a Endereços Físicos da Memória podem ser
feitos em três alturas distintas:
• Na compilação: se os endereços de memória são conhecidos à priori, o código
pode ser gerado de forma absoluta.
 Mas se o endereço de início muda, terá de ser recompilado.
• No carregamento: se os endereços da memória onde o processo vai ser
carregado não são conhecidos no momento da compilação, o código é gerado
em modo relocável.
• Na execução: se o processo pode ser carregado em vários endereços e memória
diferentes durante a sua execução, a ligação aos endereços não pode ser
realizada de forma definitiva.
• Nesse dois últimos casos é necessário suporte do hardware para realizar o
mapeamento de endereços:
 Registos de Base e Limite
 Unidade de Gestão Memória
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8. Código relocável
• Carregador relocador
Correção de todas as referências a memória de forma a corresponder ao
endereço de carga do programa.
• Necessidade de identificar quais endereços devem ser corrigidos.
Código relocável
Mapeamento das posições a serem corrigidas é mantida através de tabelas
• Código executável mantém informações de relocação na forma de
tabelas.
No momento da carga o programa executável é interpretado e os endereços
corrigidos.
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9. Código absoluto
• Carregador absoluto
Não realiza correção de endereços no momento da
carga do programa em memória.
• Código executável absoluto não necessita manter tabelas de endereços
a serem corrigidos.
• Endereço de carga
Fixo pelo programa (programador)
Qualquer correção pode ser feita automaticamente, de
forma transparente, a partir de registradores de base.
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10. Mecanismo Básico de Relocação
• A todos os endereços lógicos gerados pelo CPU é adicionado o valor
contido num registo de relocação.
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11. Mecanismo Básico de Limitação
• É também necessário limitar o espaço de endereçamento lógico a que
um processo pode aceder.
• Para isso são utilizados os dois registos base e limite.
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12. Mecanismo Básico de Protecção
• Com os Registos de Base e Limite é possível implementar um
esquema de protecção muito simples:
 Quando o endereço gerado pelo CPU é inferior à base ou superior ao
limite é gerada uma excepção para o sistema operativo.
 Para cada processo são carregados valores diferentes nos registos.
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13. Alocação de Memória
• Para carregar um processo em memória, é necessário
atribuir-lhe uma zona de memória de tamanho igual ou
superior ao espaço físico total que ocupa.
• A alocação de Memória mais simples é feita através do
particionamento do espaço físico disponível em
múltiplos blocos
 Bloco livre: espaço contínuo de memória livre que
pode estar localizado em qualquer sítio da memória
física.
 Quando um processo está para ser carregado em
memória, é-lhe atribuída memória de um bloco livre.
 O Sistema Operativo mantém informações sobre os
Blocos livres.
Blocos ocupados.
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14. Mecanismos de Particionamento
• Existem várias formas de particionar o espaço memória, que dependem
sobretudo do tipo de Unidade de Gestão Memória utilizada.
 O mecanismo mais simples consiste na utilização de dois registos base e limite,
que só permitem alocação contínua de toda a memória de um processo.
• Com a evolução do hardware, mecanismos mais complexos têm sido
desenvolvidos e integrados pelos SO ao longo dos tempos.
• Utilização de múltiplos registos de relocação, permitindo distinguir
várias zonas distintas no espaço de um processo.
 Segmentação
• Decomposição do espaço lógico e físico em inúmeras pequenas zonas
independentes da natureza do seu conteúdo
 Paginação
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15. Alocação Memória em Modo Contínuo
• Como responder a um pedido de alocação de N bytes a partir de uma
lista de blocos livres:
• First-fit: alocar o primeiro bloco livre suficientemente grande para
conter N bytes.
• Best-fit: alocar o mais pequeno bloco que seja suficientemente grande
para conter N bytes.
 É preciso percorrer a lista toda, a menos que esteja ordenada por tamanhos.
 Produz os melhores resultados pois provoca menos desperdícios.
•
• Worst-fit: alocar o maior bloco que seja suficientemente grande.
 Necessita percorrer a lista toda.
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16. Algoritmos de Alocação de Memória
•
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20. Swapping
• Um processo pode ser temporariamente e parcialmente retirado da
memoria central caso haja falta de espaço para manter todos os
processo, e mais tarde de novo carregado para continuar a execução.
 A unidade de swapping é geralmente o segmento.
• Memória Secundária (Backing Store) – espaço em disco rápido
suficientemente grande para guardar cópias das imagens memória de
todos os processos residentes; deve permitir acesso rápido e directo a
essas imagens.
• Roll out, roll in – variante do swapping utilizada para algoritmos de
scheduling baseados na prioridade: os processos com baixa prioridade
podem ser retirados da memória para deixar espaço a processos com
maior prioridade.
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22. TPC
Gestão de Ficheiros
• Conceitos:
• Ficheiros
• Directórios
• Partição
• Estrutura de Ficheiros:
• Sequência de bytes;
• Sequência de registros;
• Árvore.
• Operações sobre ficheiros
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23. É o suficiente por hoje!
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