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Paginación y segmentación:

Cuando se divide la memoria principal en regiones, ya sean fijas o variables, surge el problema de la fragmentación, lo cual hace que la utilización de la memoria no sea la óptima. Para solucionar estos problemas surgen las técnicas de paginación y de segmentación: Paginación: se dividen los procesos en pequeñas partes iguales, denominadas páginas. Las paginas se almacenan en partes de igual tamaño en la memoria, llamados marcos de páginas, así se soluciona la fragmentación interna. Segmentación: los programas se dividen en segmentos de tamaña variable y se guardan en marcos de diferentes tamaños en la memoria ram. Con esta técnica se reduce la fragmentación externa. Paginación:

La memoria principal consta de 15 marcos disponibles, los cuales se encuentran desocupados en el momento (a). El proceso A ingresa en memoria principal en el momento (b) y consume cuatro marcos.

En el momento (e), el proceso B va al disco, y el espacio que ocupaba en la memoria principal se libera. Finalmente, en el momento (f), el proceso D ingresa a la memoria principal. Como este proceso ocupa cinco páginas, puede utilizar los tres espacios que liberó el proceso B, más otros dos. No es necesario que estos espacios estén todos juntos.

Tamaño de página: El tamaño de página es siempre potencia de 2, y puede ir desde los 512 bytes hasta los 16 MB, según la arquitectura de la computadora. Al ser potencia de 2, se simplifica la traducción de una dirección lógica en un número de página y desplazamiento. Si el tamaño de una dirección lógica es 2m y el tamaño de página es de 2n unidades de direccionamiento, entonces el bit de orden superior de m-n indica el número de página, mientras que el bit menos significativo de n indica el offset. Para calcular el número de página es: m-n = 2m – 2n y desplazamiento d=n.

La dirección lógica es la que se observa en la Figura, donde p es el índice dentro de la tabla de páginas y d el desplazamiento dentro de la página.

Tabla de páginas: Para poder ubicar las páginas dentro de la memoria principal, el sistema operativo mantiene lo que se denomina una tabla de páginas por proceso. Cada página se ubica el marco correspondiente siendo 1 a 1. Para traducir a una dirección de memoria física (que es la que realmente necesita el procesador para leer o escribir datos), el procesador utiliza la tabla de páginas.

Protección de memoria: Para evitar que un proceso sobreescriba a otro en una implementación con paginación, se utiliza un bit de protección asociado a cada marco, los cuales normalmente se almacenan en la tabla de páginas. Este bit indica si es posible leer y escribir, o solo leer.

En el ejemplo de esta figura, los marcos 0, 1, 2, 3, 4 y 5 tienen el bit V (de Válido), es decir que es posible leer y escribir. En cambio, los marcos 6 y 7 son inválidos, por lo que, si se intentara escribir allí, se generaría un trap o una violación a la protección de memoria.

Páginas compartidas: Cuando múltiples usuarios utilizan la misma aplicación, si el código del programa lo permite, que estos compartan información en memoria, el código de ejecución del programa, no cambia. Todas las tablas de páginas de los diferentes procesos que usen la aplicación compartida harán referencia a los mismos marcos de memoria para el código, mientras que utilizarán marcos distintos para la información propia.

Segmentación: Los segmentos de un programa no requieren espacios contiguos de memoria principal. Como es posible dividir los programas en fragmentos más pequeños que las secciones de un particionamiento dinámico, la fragmentación externa es, a priori, menor. La segmentación se basa en la forma de un conjunto de segmentos de tamaño variable, que no están necesariamente en orden. En este tipo de gestión de memoria, las direcciones especifican tanto el nombre de un segmento como su longitud. Este nombre, por razones de simplicidad, es tratado como un número. Se requiere, además, un mecanismo que mapee estas direcciones con dos variables en direcciones de una sola dimensión, que es como se identifica a las direcciones físicas de la memoria principal....