La gestión de memoria es una función del sistema operativo que coordina el uso de la memoria principal para cargar y ejecutar procesos, asegurando la protección y eficiencia en el uso del espacio. Existen diversas políticas para la asignación y gestión de memoria, incluyendo particiones estáticas y dinámicas, así como técnicas de paginación y segmentación que abordan desafíos como la fragmentación. La memoria virtual permite simular un espacio de memoria mayor al físico, facilitando la ejecución eficiente de programas sin requerir que todo su contenido esté en memoria principal de inmediato.

1. Gestión de memoria

2. Introducción a la Gestión de Memoria
¿Qué es la Gestión de Memoria?
La gestión de memoria es una tarea realizada por el Sistema
Operativo de un computador que consiste en cargar y descargar
procesos en memoria principal para que sean ejecutados. Para
ello el S.O. gestiona lo que se conoce como MMU o Unidad de
Administración de Memoria, el cual es un dispositivo hardware
que transforma las direcciones lógicas en físicas.
Objetivos de la Gestión de Memoria
Ofrecer a cada proceso un espacio lógico propio.
Proporcionar protección entre los procesos.
Permitir que los procesos compartan memoria.
Maximizar el rendimiento del sistema.

3. Introducción a la Gestión de Memoria
Requisitos de la Gestión de Memoria
Reubicación: En un sistema multiprogramado la memoria se
encuentra compartida por varios procesos, por lo tanto, los
procesos deben ser cargados y descargados de memoria.
Protección: En un sistema con multiprogramación es necesario
proteger al sistema operativo y a los otros procesos de posibles
accesos que se puedan realizar a sus espacios de direcciones.
Compartición: En ciertas situaciones, bajo la supervisión y control
del sistema operativo, puede ser provechoso que los procesos
puedan compartir memoria.

4. Introducción a la Gestión de Memoria
Requisitos de la Gestión de Memoria
Organización Lógica: Tanto la memoria principal como la
secundaria presentan una organización física similar, como un
espacio de direcciones lineal y unidimensional. Debe existir una
cierta correspondencia entre el S.O. y el hardware al tratar los datos
y los programas de los usuarios de acuerdo a la estructura lógica
que ellos presenten.
Organización Física: Debe ser parte de la gestión de memoria, la
organización del flujo de información entre la memoria principal y la
memoria secundaria.

5. Espacio de Direcciones Físicas y Lógicas
• El concepto de espacio de direcciones lógicas vinculado a un
espacio de direcciones físicas separado es crucial para una
buena gestión de memoria
– Dirección lógica – es la dirección que genera el proceso;
también se conoce como dirección virtual
– Dirección física – dirección que percibe la unidad de
memoria
• Las direcciones lógicas y físicas son iguales en los esquemas de
vinculación en tiempo de compilación y de carga; pero difieren
en el esquema de vinculación en tiempo de ejecución
ESPACIO DE DIRECCIÓN
Conjunto de identificadores que pueden ser direccionado por un
programa como lo son: variables, archivos, etiquetas.
ESPACIO DE MEMORIA
Conjunto de posiciones físicas de memoria en las cuales
pueden ser almacenados los programas, datos, variables

6. Registros Base y Límite
• Un par de registros base y límite definen el espacio de
direcciones lógicas

7. Unidad de Gestión de Memoria (MMU)
• La MMU (Memory-Management Unit) es un
dispositivo hardware que transforma las direcciones
virtuales en físicas
• Con la MMU el valor del registro de reubicación
(registro base) es añadido a cada dirección
generada por un proceso de usuario en el momento
en que es enviada a la memoria
• El programa de usuario trabaja con direcciones
lógicas; nunca ve las direcciones físicas reales

8. Políticas para el manejo de memoria
1. Asignación contigua simple
En este esquema , la memoria se asigna totalmente a un proceso. No
hay multiprogramación.
La memoria se divide en 2 particiones contiguas: una es asignada
permanentemente al sistema operativos, el resto esta disponible ( y
asignado) al único proceso que se esta ejecutando

9. Políticas para el manejo de memoria
2. Asignación particionada
En esta técnica, se divide la memoria principal en particiones,
pudiéndose asignar cada una de ellas a un proceso diferente y
reservándose el área inicial o final de la memoria para alojar al sistema
operativo

10. Formas de implantar asignación particionada
Particiones estáticas
Particiones dinámicas
Particiones reubicables

11. Con particiones estáticas surgen dos dificultades:
Un programa puede ser demasiado grande para caber en una
partición, por lo tanto si el programa no se ha diseñado mediante
superposición, simplemente no se puede ejecutar. De otro modo,
podrán estar en memoria aquellos módulos del programa que se
necesiten, pero se requerirá que estos módulos sean intercambiados a
medida que la ejecución progresa.
Se malgasta el espacio interno a cada partición cuando el bloque
cargado es más pequeño, lo que se conoce como fragmentación
interna. Es decir, cualquier proceso por pequeño que sea, ocupará una
partición completa.
Particiones Estáticas
Técnicas de Gestión de Memoria

12. Particiones Estáticas
Técnicas de Gestión de Memoria
Ejemplo de partición estática en una memoria de 64 MB

13. Asignación de Memoria con Particiones Estáticas
Técnicas de Gestión de Memoria
Asignación de Memoria en Partición Estática

14. Técnicas de Gestión de Memoria

18. Particiones Dinámicas
La asignación de memoria en un esquema con particiones dinámicas,
consiste en determinar en qué hueco ubicar un nuevo proceso. Para
esto existen tres algoritmos: mejor ajuste, primer ajuste o próximo
ajuste.
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 hueco
disponible, recorriendo desde el inicio de la memoria, cuyo tamaño
sea suficiente para el proceso.
Próximo ajuste: consiste en ubicar el siguiente hueco disponible,
que sea suficientemente grande, a partir de la última asignación de
memoria.
Técnicas de Gestión de Memoria

19. Particiones Dinámicas
Con particiones dinámicas surgen las siguientes dificultades:
Producto de la entrada y salida de procesos en la memoria, se van
generando porciones cada vez más pequeñas de la memoria sin
utilizar, lo que se conoce como fragmentación externa.
Para solucionar este problema se debe recurrir a la compactación
de la memoria de manera de eliminar los espacios (huecos) entre
procesos. Esto significa que los procesos deben ser reubicados en
memoria en forma dinámica

20. Particiones reubicables
Significa mover las particiones ocupadas al comienzo de la
memoria, dejando de esta manera una sola partición libre al final
de la memoria, esto es una solución al problema de la
fragmentación externa al compactar las áreas libres dispersas en
una sola partición
Técnicas de Gestión de Memoria

21. Técnica Descripción Ventajas Desventajas
Esquemas de
Asignación Contigua
Partición Estática La memoria principal se divide en un
conjunto de particiones estáticas,
durante la generación del sistema. Un
proceso se puede cargar en una
partición de igual o mayor tamaño.
Sencilla de implementar,
poca sobrecarga del
sistema operativo.
Empleo ineficiente de la
memoria debido a la
fragmentación interna. El
número de procesos
activos es fijo.
Partición Dinámica Las particiones se crean dinámicamente,
de forma que cada proceso se carga en
una partición de su mismo tamaño.
No hay fragmentación
interna, uso más
eficiente de la memoria
principal.
Uso ineficiente del
procesador debido a la
compactación para
contrarrestar la
fragmentación externa.
Esquemas de
Asignación no
Contigua
Paginación La memoria principal se divide en un
conjunto de marcos de igual tamaño.
Cada proceso se divide en páginas de
igual tamaño que los marcos. Un
proceso se carga situando todas sus
páginas en marcos libres pero no
necesariamente contiguos.
No tiene fragmentación
externa
Hay una pequeña
cantidad de
fragmentación interna.
Segmentación Cada proceso se divide en segmentos.
Un proceso se carga situando todos sus
segmentos en particiones dinámicas que
no tienen por qué ser contiguas.
No tiene fragmentación
interna.
Mejora la utilización de la
memoria y reduce la
sobrecarga comparada
con la partición dinámica.
Resumen de las Técnicas de Gestión de Memoria

22. 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 ilusión de la memoria virtual está soportada por el mecanismo de
traducción de memoria, junto con una gran cantidad de almacenamiento
rápido en disco duro. Así en cualquier momento el espacio de
direcciones virtual hace un seguimiento de tal forma que una pequeña
parte de él, está en memoria real y el resto almacenado en el disco, y
puede ser referenciado fácilmente.

23. MEMORIA VIRTUAL
Los mecanismos para implantar memoria virtual son:
Paginación
Segmentación

24. Paginación
Se basa en el concepto de dividir cada tarea de llegada en páginas de igual
tamaño. Algunos sistemas operativos escogen el tamaño de la página igual al
tamaño de bloque de memoria. Que es el tamaño de las secciones de disco en
las cuales se almacena la tarea.
Las secciones de un disco se conocen como “sectores”. Y los sectores de la
memoria principal se denominan marcos de página.
Antes de ejecutar un programa, el administrador de la memoria lo prepara
mediante:
1.-la determinación del número de páginas del programa.
2.-la ubicación de suficientes marcos de pagina vacíos en la memoria principal.
3.-la carga de todas las páginas del programa de los mismos.

25. PAGINACIÓN POR DEMANDA
La paginación por demanda introdujo la idea de cargar nada más una
porción del programa en la memoria para su procesamiento. Fue el primer
esquema ampliamente utilizado que elimino la necesidad de colocar toda la
tarea en la memora desde el principio hasta el final.

26. Segmentación
El concepto de segmentación se basa en la práctica común entre los
programadores de estructurar programas en módulos, agrupamientos lógicos
de código. Con la asignación de memoria en segmentos, cada tarea se divide
en varios segmentos de tamaños diferentes, uno por cada modulo que contiene
piezas que ejecutan funciones relacionadas.
La tabla de tareas lista todas las tareas en proceso.
La tabla de mapa de segmentos lista detalles sobre cada segmento.
La tabla de mapa de memoria vigila la asignación de la memoria.
Es una combinación de segmentos y de paginación por demanda y ofrece los
beneficios lógicos de la segmentación y las ventajas físicas de la paginación.

27. 1. Simplifica la gestión de estructuras de datos crecientes. Si el
programador no conoce a priori cuán larga puede llegar a ser una
estructura de datos determinada, es necesario suponerlo a menos que
se permitan tamaños de segmentos dinámicos. Con memoria virtual
segmentada, a la estructura de datos se le puede asignar a su propio
segmento y el S.O expandirá o reducirá el segmento cuando se
necesite.
2. Permite modificar y recopilar los programas independientemente, sin
que sea necesario recopilar o volver a montar el conjunto de
programas por completo.
3. Se presta a la comparición entre procesos. Un programador puede
situar un programa de utilidades o una tabla de datos en un segmento
que puede ser referenciado por otros procesos.
4. Se presta a la protección. Puesto que un segmento puede ser
construido para albergar un conjunto de procedimientos y datos bien
definido, el programador o el administrador del sistema podrá asignar
los permisos de acceso de la forma adecuada.
Ventajas de la segmentación

28. Estrategias de manejo de memoria virtual
Están orientadas a tres objetivos fundamentales:
1. Estrategias de búsqueda: se refieren a cuando obtener un nuevo pedazo
de programa o dato para insertarlo en memoria principal. Hay 2 tipos de
estrategias:
Búsqueda anticipada: la cual trata de predecir cual sera el
proximo trozo referenciado y cargarlo en memoria
Búsqueda por demanda: trae un nuevo pedazo de programa
cuando es referenciado desde el programa en ejecución.
2. Estrategia de posición: se refiere a donde localizar en memoria principal
una pagina o segmento ingresante.
3. Estrategia de remoción: se orienta a decidir cual pagina, segmento o
segmentos deben eliminarse de memoria principal, para alojar una nueva
pagina o segmento, cuando la memoria esta completamente llena

29. Estrategias de remoción aplicadas al manejo de memoria paginada
Políticas de reemplazo para ambientes paginado por demanda
OPT (reemplazo optimo): para obtener un desarrollo optimo, la página a
reemplazar debe ser aquella que no será usada en el tiempo mas lejano.
Remoción aleatoria: busca eliminar de la memoria una página escogida
aleatoriamente. Todas las página en memoria tienen la misma
probabilidad de ser removida en un momento dado.
Fifo (primero que entra, primero que sale): se base en remover de la
memoria la página que ha estado mas tiempo en la memoria.
LRU (menos recientemente usada): se basa en remover de la memoria
la página que ha estado mas tiempo sin ser referenciada
LFU (Menos frecuentemente usada): se basa en la intensidad de uso
que una pagina ha tenido. La pagina a reemplazar, será aquella que ha
sido menos frecuentemente usada. Se requiere un contador de referencia
para cada pagina.
NUR (no usada recientemente): se aproxima a LRU. Se parte del
principio, que la página no usada recientemente no son candidatas a ser
usadas en un futuro próximo y pueden ser reemplazadas

30. fin