Marco Lapegna » 11.Allocazione contigua dei processi in memoria centrale

Sistemi operativi

Allocazione contigua dei processi in memoria centrale

La memoria centrale

• La memoria centrale è costituita da locazioni di memoria ad accesso casuale (RAM) individuate da indirizzi
• La CPU può accedere alla memoria centrale in un ordine qualunque

La memoria centrale

• La memoria centrale è il più basso livello di memoria accessibille direttamente dalla CPU
• Volatile: perde il contenuto in mancanza di tensione eletterica
• Il Bandwidth è la quantità di dati che possono essere trasferiti alla CPU per unità di tempo

Protezione del sistema operativo

• Contiene l’indirizzo di inizio del programma utente
• Ogni riferimento oltre tale indirizzo è negato
• Può essere definito solo in system mode
• Si può accedere all’area del S.O. solo attraverso chiamate di sistema che pongono il sistema in system mode

Osservazione

• La memoria è un insieme sequenziale di locazioni con un proprio indirizzo.
• Ogni programma risiede in una porzione ben definita della memoria -> Ogni variabile del programma sarà individuata da un indirizzo

Generazione degli indirizzi: esempio 1

L’associazione (binding) di istruzioni e dati a indirizzi di memoria può avvenire durante la fase di…

• Compilazione e linking: se la posizione in memoria del processo è nota a priori, può essere generato un codice assoluto; se si volesse cambiare la locazione iniziale, è necessario ricompilare il codice

Generazione degli indirizzi: esempio 2

L’associazione (binding) di istruzioni e dati a indirizzi di memoria può avvenire durante la fase di…

Esecuzione: se il processo può essere spostato a run–time da un segmento di memoria all’altro, il binding viene rimandato fino al momento dell’esecuzione. È necessario un opportuno supporto hardware per mappare gli indirizzi (registri di rilocazione).

Spazio di indirizzi logici e fisici

Il concetto di uno spazio di indirizzi logici nettamente distinto dallo spazio degli indirizzi fisici è centrale per la gestione della memoria.

• Indirizzi logici — generati dalla CPU; chiamati anche indirizzi virtuali.
• Indirizzi fisici — indirizzi utilizzati per accedere alla memoria.

Gli indirizzi logici corrispondono agli indirizzi fisici negli schemi di binding in fase di compilazione, mentre differiscono per il binding in fase di esecuzione.

Memory–Management Unit (MMU)

• L’operazione di far corrispondere indirizzi logici e fisici nel caso di indirizzamento rilocabile, e’ un’operazione frequentissima e viene affidata, per efficienza, ad uno specifico dispositivo hardware (MMU).
• Nello schema MMU, il valore contenuto nel registro di rilocazione viene sommato ad ogni indirizzo generato dai processi utente nel momento stesso in cui l’indirizzo viene inviato alla memoria.
• Il programma utente lavora in termini di indirizzi virtuali, e non è conscio della loro mappatura fisica.

La multiprogrammazione

• A causa delle continue interruzioni dovute all I/O, un uso efficiente della CPU impone che non solo i programmi in esecuzione, ma anche quelli che stanno per essere eseguiti, devono risiedere in memoria centrale.
• Lo scheduler di medio livello (swapper) decide quale programma deve competere per l’uso della CPU, e quindi deve risiedere in memoria centrale.

Multiprogrammazione a partizioni fisse

• Ogni processo dispone di un blocco di memoria di dimensione fissata
• Differenti code di job per differenti tipi di programmi
• Piu’ registri di limitazione garantiscono la protezione del s.o. e degli altri programmi
• Facilmente realizzabile con l’indirizzamento assoluto

Protezione

• Si può impiegare uno schema basato su registri (es. registri base e limite).
• Il registro di rilocazione (base) contiene il valore del più piccolo indirizzo fisico di memoria allocata al processo.
• Il registro limite contiene l’intervallo degli indirizzi logici: ciascun indirizzo logico deve essere inferiore al valore del registro limite.

Multiprogrammazione a partizioni variabili

Frammentazione esterna

• Con la multiprogrammazione a partizioni variabili si alloca ad un processo uno spazio della dimensione del processo stesso
• Non c’è il problema della frammentazione interna, ma … quando i processi finiscono si creano dei buchi (holes) in memoria

Problema

I meccanismi di riallocazione

• First fit
• Best fit
• Worst fit

Non risolvono il problema della frammentazione esterna

Con l’andare del tempo producono buchi inutilizzati di dimensione sempre piu’ piccola -> Approcci alternativi

Prossima lezione

Allocazione non contigua dei processi in memoria centrale

• Paginazione
• Segmentazione