DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Gerenciamento de Memória.

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1 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Gerenciamento de Memória

2 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Hierarquia de Memória cache (L1) CPU Registradores memória principal memória secundária Custo e tamanho chip cache (L2) Velocidade Reg. Cache Principal Cache de Disco Disco Magnético FitaCD-ROM

3 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Localidade n Temporal Num futuro próximo, o programa irá referenciar os programas e dados referenciados recentemente n Espacial Num futuro próximo, o programa irá referenciar os programas e objetos de dados que tenham endereços próximos das últimas referências.

4 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Memória Virtual n Disco Muito mais barato que memória n 1961: Overlay automático Swap File Universidade de Manchester Sistema operacional Memória virtual memória principal disco

5 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Memória Virtual CPU End. Dados n Memória disponível Espaço de endereçamento 2 n

6 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Particionamento da Memória n Pedaços grandes com tamanho fixo n Pedaços com tamanho variável P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 S.O. P4 P5 Fragmentação InternaExterna

7 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Paginação n Pedaços pequenos de tamanho iguais fixos Ocupada … 13 14 15 16 17 18 19 20 21 13, 15, 16 Tabela Conversão Pág. p/ Proc. A Disco Proc. A pág.0 pág.1 pág.2 pág.3 13 15 16 15 Pág.V.0 Pág.V.1 Pág.V.2 Pág.V.3 Pág. Livres 15, 16 16 15 MemóriaPrincipal Ocupada

8 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Paginação tabela de páginas memória principal entradas desloc. endereço da páginadeslocamento Endereço Virtual (Lógico) Endereço Real (Físico) nr. página real

9 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Paginação: Armazenando as tabelas n Uma tabela de páginas por processo n Problema: Armazenar as tabelas em memória real n Exemplo: VAX 2 Gbyte / processo 512 Byte / página => Muito espaço para tabelas => 4 MegaEntradas por tabela por processo

10 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Paginação: Armazenando as tabelas n Solução 1: n Solução 1: Guardar parte das tabelas em memória virtual A tabela da página corrente tem que estar na memória real n Solução 2: n Solução 2: Usar uma estrutura hierárquica de paginação

11 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Paginação: Diretório de Tabelas de Páginas tab.0 tab.1 memória p.real página desloc. Endereço Virtual (Lógico) diretório tab.1 tab.0 Dir. Usado no Pentium

12 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Endereço Físico e Virtual num. pag. físicadesloc. desloci1i2i3 Endereço físico Endereço virtual

13 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Tabela de Página Invertida Dp Vp Rp link Vp Rp link Vp Dp hash function Usado no IBM AS/400 e PowerPC Rp

14 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Acelerando a tradução... n Problema: n Problema: Um acesso à mem.virtual => 2 acessos à mem. real (1 p/ tabela + 1 p/ dado desejado) n Solução: n Solução: Translation Lookaside Buffer Funciona como uma cache para tabelas de página Requer um acesso à mem. física e um à cache do TLB Aumento de performance (Princípio da Localidade) VpA DpA VpE VpA VpT VpB RpE RpA RpB RpT RpA

15 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO hit cache Gerenciamento de Memória Rp Dp memória principal cache Valor tab.pág. Vp Dp TLB hit TLB miss TLB & hit tab.pag. Disco miss TLB & miss tab.pag. miss cache & hit mem. miss cache & miss mem.. Rp

16 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Unidade de Gerenciamento de Memória UGM CPU memória dados VirtualReal Testes de proteção Testes de memória

17 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Paginação: O que fazer quando há falta de página? n Falta de Página n Falta da Tabela de Página 1) Chamada do Sistema Operacional => chaveamento de contexto (executa outro processo enquanto carrega a página na memória) 2) Escolha da página a ser retirada da memória (se não houver espaço livre)

18 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Políticas de substituição n Randômica baixo desempenho n FIFO ignora localidade temporal n LRU (least recently used) considera quando a página foi referenciada

19 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Segmentação n Controlado pelo usuário e S.O. Facilita compartilhamento e proteção de dados Permite alterar sistemas com recompilação parcial, sem relinkar n Organização de programas e dados n Permite controle de acesso mais fino a dados e instruções do que paginação n Tamanho variável e dinâmico n Tradução de endereço virtual p/ físico semelhante à da paginação

20 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Segmentação: Exemplo do Pentium Cada segmento tem informações de: 1) Nível de privilégio de acesso (de 0 a 3) UGM => 0, Sistema Operacional => 1 A execução de algumas instruções está limitada a alguns níveis de privilégio: –Uso de registradores de Ger. Memória => Nível 0 –Instruções de I/O => Nível 1 (usado no Windows NT) 2) Atributo de Acesso Segmento de Dados => read/write ou read-only Segmento de Instruções => read/execute ou read-only

21 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Segmentação tabela de segmentos memória principal entradas num. segmento Desloc. bp tam. end.segm + end. físico

22 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Substituição de Segmentos n Onde o segmento deve ser alocado? best-fit worst fit first fit

23 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Página X Segmento n Tamanho Fixo n Tamanho Variável Transparente ao usuário Gerenciamento eficiente (pequena fragmentação interna) Controlado pelo usuário Facilidade de proteção Fragmentação Externa

24 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Segmentação Paginada tabela de segmento tabela de página memória principal entradas Vp desl. segmento dado + End. Seg. + Segm. => modularização do programa Pagin. => melhor alocação da memória

25 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Segmentação Paginada n Falta do Segmento n Falta da Tabela de Segmento n Falta de Página n Falta da Tabela de Página n Falta de Proteção n Falta de Limite n Falta do Segmento n Falta da Tabela de Segmento n Falta de Página n Falta da Tabela de Página n Falta de Proteção n Falta de Limite chamada do sistema operacional chaveamento de contexto

26 DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA UFPE GRECO Segmentação e Paginação Segmentação Paginação Alta performance Simplicidade Endereços lógicos Proteção de dados e código Tab. de tradução sempre na mem. principal Proteção menos acessível ao usuário Memória virtual Segm. => modularização Pag. => alocação da memória