Paginación y segmentación. La gestión de la memoria

Los sistemas cuentan con gran capacidad de memoria, pero no es suficiente debido a que las aplicaciones actuales demandan la utilización de altos índices de memoria, generando la escasez de la misma.

Los sistemas operativos cuentan con un administrador de memoria, que es el encargado de llevar un registro acerca de las partes de la memoria que están siendo utilizadas y aquellas que no, con el objetivo de asignar espacio de memorias a los procesos cuando lo necesiten y liberarlas cuando el proceso haya finalizado.

Es así que los administradores de memoria utilizan diferentes técnicas para el manejo de la memoria, las más conocidas son la paginación y segmentación. Se utilizan estas técnicas con el fin de tener la mayor cantidad posible de memoria que requiera cada proceso, que sea la que necesita ni más pequeña ni más grande.

La gestión de la memoria

El sistema operativo organiza la memoria de tal manera que permita cargar tantos procesos como pueda organizando de la manera más eficaz que se pueda, proceso que se lo conoce como gestión de memoria.

Para poder cargar procesos de gran envergadura el procesador necesita de un espacio superior al que técnicamente posee, es por eso que necesita de la memoria virtual.

La memoria virtual necesita de dos técnicas básicas: la partición estática (paginación) y partición dinámica, (segmentación).

¿Qué es la partición estática?

El sistema operativo organiza la memoria de manera que pueda cargar procesos de dimensiones fijas, de esto deriva en dos problemas: el primero es que el proceso sea demasiado grande lo que hace que no se pueda cargar todo el proceso de una vez, sino que solamente estén los módulos que se estén usando, el resto lo deje en segundo plano, y el segundo es que el proceso sea demasiado chico lo que hace que los procesos no puedan llenar del todo las páginas originando una fragmentación interna.

¿Qué es la partición dinámica?

Con una partición dinámica el sistema operativo asigna la partición de memoria que un proceso necesita, esto desde un principio parece una buena solución, pero con el tiempo producen huecos en la memoria ocasionando una fragmentación externa, de esta manera el sistema operativo periódicamente reorganiza la memoria a través de una compactación colocando los procesos de manera contiguas.

¿Qué es la paginación?

Es una técnica de manejo de memoria, en la cual el espacio de memoria se divide en secciones físicas de igual tamaño, denominadas marcos de página. Los programas se dividen en unidades lógicas, denominadas páginas, que tienen el mismo tamaño que los marcos de páginas. De esta forma, se puede cargar una página de información en cualquier marco de página, que pueden no ser contiguos.

Las páginas sirven como unidad de almacenamiento de información y de transferencia entre memoria principal y memoria auxiliar o secundaria. Cada marco se identifica por la dirección de marco, que está en la posición física de la primera palabra en el marco de página.

La paginación produce la fragmentación interna.

¿Cómo es la estructura de una página?

1. Protección: Expresa los permisos de acceso del proceso. En caso de tener permiso para la operación de lectura/escritura que se va a realizar, se consulta el resto de los campos.
2. Bit de Presencia: Indica si la página está presente en memoria principal o no. Si se encuentra en RAM, también tienen sentido los siguientes campos.
3. Marco Ocupado: Si la página se encuentra en memoria principal, este campo expresa el marco que la contiene.
4. Modificada (Bit de ensuciada): Este campo indica si el contenido de la página ha sido modificado desde que se trajo de la memoria secundaria.
5. Referenciada: Este campo booleano se pone a cierto cada vez que se hace referencia a cualquier dirección de la página. Lo utiliza el sistema operativo para ayudar a los algoritmos de sustitución de páginas.

¿Qué es la segmentación?

Otro modo de subdividir el programa es la segmentación. En este caso, el programa y sus datos asociados se dividen en un conjunto de segmentos. No es necesario que todos los segmentos de todos los programas tengan la misma longitud, aunque existe una longitud máxima de segmento. Como en la paginación, una dirección lógica segmentada consta de dos partes, en este caso un número de segmento y desplazamiento.

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