Antonino Mazzeo » 22.Gestione della memoria

Sommario

• Introduzione
• Aspetti caratterizzanti la gestione della memoria
• Paginazione
• Segmentazione
• Segmentazione con paginazione

Introduzione

• La memoria principale costituisce, insieme alla CPU, una delle risorse necessarie per fornire il supporto al concetto di processo.
• Infatti, per realizzare l’astrazione di processo, o programma in esecuzione, è necessario disporre:
  • di una unità di elaborazione che esegue il programma
  • di un’area di memoria nella quale il programma risiede (immagine del processo).
• Parametri caratterizzanti la gestione della memoria
  • Rilocazione: statica o dinamica
  • Allocazione: contigua non contigua
  • Organizzazione dello spazio virtuale: spazio virtuale unico o segmentato
  • Caricamento: tutto insieme o a domanda

Allocazione

• L’immagine di un processo può essere allocato in memoria fisica secondo due modalità: contigua e non contigua (paginazione)
• Allocazione contigua: la memoria centrale si divide di solito in due partizioni, una per il SO residente una per i processi utenti.
  • Protezione della memoria tramite registro di rilocazione e registro limite
  • Quando si carica un processo che necessita di memoria, occorre cercare un hole (buco di memoria disponibile) sufficientemente grande da contenerlo. Sono possibili tre strategie: First-fit; Best-fit e Worst-fit
  • Frammentazione esterna: Spazio di memoria perduto sotto forma di spezzoni. Frammentazione interna: Spazio di memoria perduto perché assegnato ma non utilizzato
  • Una soluzione al problema della frammentazione esterna è data dalla compattazione

Organizzazione dello spazio virtuale e Caricamento

• Lo spazio virtuale può essere visto come:
  • Uno spazio unico (corrispondente all’intera immagine del processo)
  • Un insieme di segmenti
  • Un segmento è un’unità logica come: programma principale, procedure, funzioni, metodi, oggetti, variabili locali, variabili globali, pile, tabella dei simboli, vettori
• Il caricamento dell’immagine in memoria può avvenire:
  • Tutto insieme
  • A domanda (o su richiesta):
    • Overlay: Mantiene nella memoria soltanto le istruzioni e i dati che si usano con maggior frequenza
  • • Caricamento dinamico: una procedura (o una porzione di memoria) non viene caricata fino a quando non è utilizzata

Tecniche di gestione della memoria

Tecniche di gestione della memoria

Paginazione

• Metodo di gestione della memoria che permette che lo spazio degli indirizzi fisici di un processo non sia contiguo.
• Suddivide la memoria fisica in blocchi di dimensioni fisse (frame) e la memoria logica in blocchi di uguale dimensione (pagine)
• Utilizza una tabella delle pagine per tradurre indirizzi logici in indirizzi fisici.
• Architettura di paginazione
  • La tabella delle pagine è mantenuta nella memoria principale.
  • Un registro di base della tabella delle pagine (PTBR) punta alla tabella stessa ed un registro di lunghezza della tabella delle pagine (PRLR) indica la dimensione della tabella delle pagine.
  • Con questo metodo, per accedere a un byte occorrono due accessi alla memoria. Soluzione: impiego di una TLB
  • Protezione della memoria: bit di protezione e bit di validità

Struttura della tabella delle pagine e segmentazione

• Paginazione gerarchica
  • Suddivide la tabella delle pagine in parti più piccole, secondo una organizzazione gerarchica
• Tabella delle pagine di tipo hash
  • L’argomento della funzione di hash è il numero della pagina virtuale. Ogni elemento della tabella hash contiene una lista concatenata di elementi che la funzione hash fa corrispondere alla stessa locazione.
• Tabella delle pagine invertita
  • C’è un elemento per ogni pagina reale. Ogni elemento è costituito dall’indirizzo virtuale della pagina memorizzata in quella locazione di memoria
• Architettura di segmentazione
  • Tabella dei segmenti (segment table)
  • Registro di base e registro limite della tabella dei segmenti (STBR e STLR)
• Segmentazione con paginazione – Intel 386

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Memoria Virtuale