Trabajo de Investigación Arquitectura de Computadoras

 

 

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN ARQUITECTUR ARQUITECTURA A DE COMPUTADOR COMPUTADORAS AS 2019-I MEMORIA: PAGINACIÓN

INTRODUCCIÓN Uno de los elementos principales que caracterizan un proceso, es la memoria La cual es uno de los recursos más valiosos de gestión del sistema operativo y va separada de cualquier otro proceso del sistema (excepto los threads de un mismo proceso que comparten normalmente la mayor parte de la memoria que tienen asignada). Un proceso no puede acceder, al espacio de memoria asignado a otro proceso, lo cual es imprescindible para la seguridad y estabilidad del sistema. El direccionamiento es una parte importante de la gestión de memoria, puesto que influye mucho en la visión del mismo por parte de un proceso, como en el aprovechamiento del hardware y el rendimiento del sistema.

¿Qué es paginación? La paginación surgió de la necesidad de mantener más de un programa residente en memoria cuando la capacidad de ésta es inferior a la suma de los tamaños de los programas. Se trata de un mecanismo automático de solapamiento múltiple que practica el Sistema Operativo para hacer posible la multiprogramación. El espacio de memoria principal se divide en bloques de tamaño fijo denominados páginas. Los programas se dividen también en páginas y residen en el disco. El Sistema Operativo se encarga de asignar páginas físicas a los programas en ejecución (multiprogramación). La paginación no proporciona un aprovechamiento óptimo de la memoria como lo haría un esquema que permitiese que cada palabra del mapa de memoria de un proceso pudiera corresponder con cualquier dirección de memoria, pero esto implicaría una enorme cantidad de información de traducción. En la paginación cada página del mapa de un proceso puede corresponder con cualquier marco de memoria. Esto reduce drásticamente el tamaño de la tabla de traducción. Cada entrada de la tabla de páginas, además del número de marco que corresponde con esa página, contiene información adicional como la protección de la información y la indicación de página válida mediante un bit de confirmación. Un aspecto importante en el rendimiento de un sistema de paginación es el tamaño de la página. Un tamaño pequeño reduce la fragmentación y permite ajustarse mejor al conjunto de trabajo del proceso. Sin embargo, un tamaño grande implica tablas más pequeñas y un mejor rendimiento en los accesos a disco.

 

¿Qué es una página, su frame, tabla de páginas, para que sirven éstas? Concepto: Frame: bloques en los que se divide la memoria principal. Página: bloque en los que se divide la memoria virtual. Tabla de páginas: tabla indexada por número de página que contiene la dirección base de la página en memoria física. Sirven para dividir la memoria física en sectores de igual tamaño (frames), y dividir a los programas en páginas que tienen el mismo tamaño de los frames (generalmente son 4k). Entonces, cada página de los programas se almacena en un frame distinto, y se tiene un "mapa de páginas" para cada programa. Con la ayuda de este mapa se obtienen las direcciones reales de los datos en memoria.

¿Qué función tiene la MMU (Memory Management Unit)? MMU en español, La unidad de gestión de memoria, o también conocida como unidad de administración de memoria o unidad de manejo de memoria es un dispositivo de hardware formado por un grupo de circuitos integrados, responsable del manejo de los accesos a la memoria por parte del procesador. Entre las funciones de este dispositivo se encuentran la traducción de las direcciones lógicas (o virtuales) a direcciones físicas (o reales), la protección de la memoria, el control de cache y, en arquitecturas de computadoras más simples (especialmente en sistemas de 8 bits). Un beneficio fundamental de la MMU es la posibilidad de implementar protección de memoria, evitando que los programas accedan a porciones de memoria prohibidas. Por ejemplo, se puede evitar que un programa acceda o modifique sectores de memoria de otros programas.

¿Para qué sirven los TLB (Traslation Lookaside Buffer)? Translation Lookaside Buffer (TLB) es una memoria caché administrada por la MMU, que contiene partes de la tabla de paginación, es decir, relaciones entre direcciones virtuales y reales. Posee un número fijo de entradas y se utiliza para obtener la traducción rápida de direcciones. Si no existe una entrada buscada, se deberá revisar la tabla de paginación y tardará varios ciclos más, sobre todo si la página que contiene la dirección buscada no está en memoria primaria. Si en la tabla de paginación no se encuentra la dirección buscada, saltará una interrupción conocida como fallo de página.