Gestión de Memoria, Parte 2

Segmentación

Este método consiste en la asignación de bloques de memoria de tamaño variable, llamados segmentos. El tamaño de cada segmento será el requerido según la petición, por ejemplo el tamaño del proceso a cargar.
El tamaño máximo para un segmento estará determinado por la capacidad de direccionamiento del hardware de la computadora, esto es, de cuantos bits se dispone para almacenar una dirección. El acceso a cada elemento individual (byte) en la memoria se hace mediante una dirección de memoria que se integra por dos elementos: una dirección de segmento y una de desplazamiento.
 La combinación (suma) de la dirección de segmento y la de desplazamiento generan la dirección de memoria absoluta a accesar.

Objetivos de la Segmentación de Memoria

• Modularidad de programas: cada rutina del programa puede ser un bloque sujeto a cambios y recopilaciones, sin afectar por ello al resto del programa.
• Estructuras de datos de largo variable: donde cada estructura tiene su propio tamaño y este puede variar.(Stack)
• Protección: se puede proteger los módulos del segmento contra accesos no autorizados.
• Compartición: dos o más procesos pueden ser un mismo segmento, bajo reglas de protección; aunque no sean propietarios de los mismos.
• Enlace dinámico entre segmentos: puede evitarse realizar todo el proceso de enlace antes de comenzar a ejecutar un programa. Los enlaces se establecerán solo cuando sea necesario.

Ventajas

• El programador puede conocer las unidades lógicas de su programa, dándoles un tratamiento particular.
• Es posible compilar módulos separados como segmentos el enlace  entre los segmentos puede suponer hasta tanto se haga una referencia entre segmentos.
• Debido a que es posible separar los módulos se hace más fácil la modificación de los mismos. Cambios dentro de un modulo no afecta al resto de los módulos.
• Es fácil el compartir segmentos.
• Es posible que los segmentos crezcan dinámicamente según las necesidades del programa en ejecución.
• Existe la posibilidad de definir segmentos que aun no existan. Así, no se asignara memoria, sino a partir del momento que sea necesario hacer usos del segmento. Un ejemplo de esto, serian los Arrays cuya dimensión no se conoce hasta tanto no se comienza a ejecutar el programa. En algunos casos, incluso podría retardar la asignación de memoria hasta el momento en el cual se referencia el Array u otra estructura de dato por primera vez.

Desventajas

• Hay un incremento en los costos de hardware y de software para llevar a cabo la implantación, así como un mayor consumo de recursos: memoria, tiempo de CPU, etc.
• Debido a que los segmentos tienen un tamaño variable se pueden presentar problemas de fragmentación externas, lo que puede ameritar un plan de reubicación de segmentos en memoria principal.
• Se complica el manejo de memoria virtual, ya que los discos almacenan la información en bloques de tamaños fijos, mientras los segmentos son de tamaño variable. Esto hace necesaria la existencia de mecanismos más costosos que los existentes para paginación.
• Al permitir que los segmentos varíen de tamaño, puede ser necesarios planes de reubicación a nivel de los discos, si los segmentos son devueltos a dicho dispositivo; lo que conlleva a nuevos costos.
• No se puede garantizar, que al salir un segmento de la memoria, este pueda ser traído fácilmente de nuevo, ya que será necesario encontrar nuevamente un área de memoria libre ajustada a su tamaño.
• La compartición de segmentos permite ahorrar memoria, pero requiere de mecanismos adicionales de hardware y software. 

Paginación

En sistemas operativos de computadoras, los sistemas de paginación de memoria dividen los programas en pequeñas partes o páginas. Del mismo modo, la memoria es dividida en trozos del mismo tamaño que las páginas llamados marcos de página. De esta forma, la cantidad de memoria desperdiciada por un proceso es el final de su última página, lo que minimiza la fragmentación interna y evita la externa.

Ventajas

• La paginación permite que la memoria de un proceso no sea contigua, y que a un proceso se le asigne memoria física donde quiera que ésta esté disponible.
• La paginación evita el gran problema de acomodar trozos de memoria de tamaño variable en el almacenamiento auxiliar.
• Cuando es necesario intercambiar fragmento de códigos o datos que residen en la memoria principal, hay que encontrarles espacio en el almacenamiento auxiliar. Por sus ventajas la paginación es de uso común en muchos SO.
• la posibilidad de compartir código común. Tiene mucha importancia en un entorno de tiempo compartido.

Desventajas

• Expone fragmentación interna.
• Proceso no puede usar memoria de marco de pagina que le sobra de otro proceso.
• Referencia de memoria en 2 pasos: 
• Tabla de página y luego memoria. 
• Solucion, usar hardware como cache para acelerar referencias: translation  lookaside buffer (TBLs)

• Memoria requerida para mantener tablas de páginas puede ser grande.
• Necesita una entrada de tabla de pagina por numero de página virtual.