Sistemas Operativos de Red
Administración de la Memoria
La parte del sistema operativo que administra la memoria se llama administrador de la memoria. Para ello existen diferentes esquemas de administración de memoria desde los mas simples hasta los mas elaborados entre los cuales se ubican:
Monoprogramación sin intercambio ni paginación
El esquema de administración de memoria más sencillo posible es ejecutar sólo un programa a la vez, compartiendo la memoria entre ese programa y el sistema operativo. En la siguiente imagen se muestran tres variaciones sobre este tema.
Tres formas sencillas de organizar la memoria con un sistema operativo y un proceso de usuario.
Multiprogramación con particiones fijas
Aunque a veces se usa la monoprogramación en computadoras pequeñas con sistemas operativos sencillos, hay muchos casos en que es deseable permitir la ejecución de múltiples procesos a la vez. En los sistemas de tiempo compartido, tener varios procesos en la memoria a la vez implica que cuando un proceso está bloqueado esperando que termine una E/S, otro puede usar el CPU. Así, la multiprogramación aumenta el aprovechamiento del CPU. Sin embargo, incluso en computadoras personales hay ocasiones en las que resulta útil poder ejecutar dos o más programas a la vez.
La forma más fácil de lograr la multiprogramación consiste simplemente en dividir la memoria en "x" particiones, posiblemente desiguales. Esta división puede, por ejemplo, efectuarse manualmente cuando se inicia el sistema.
Cuando llega un trabajo, se le puede colocar en la cola de entrada de la partición pequeña que puede contenerlo. Puesto que las particiones están fijas en este esquema, cualquier espacio de una partición que un trabajo no utilice se desperdiciará. En la siguiente imagen vemos el aspecto que tiene este sistema de particiones fijas y colas de entrada individuales.
(a) Particiones de memoria fijas con colas de entrada individuales para cada partición, (b) Particiones de memoria fija con una sola cola de entrada.
La desventaja de repartir los trabajos entrantes en colas distintas se hace evidente cuando la cola de una partición grande está vacía pero la cola de una partición pequeña está llena, como es el caso de las particiones 1 y 3 en la imagen anterior(a). Una organización alternativa sería mantener una sola cola, como en la imagen anterior(b). Cada vez que se libera una partición, se selecciona el trabajo más cercano a la cabeza de la cola que cabe en esa partición, se carga en dicha partición y ejecuta. Puesto que no es deseable desperdiciar una partición grande en un trabajo pequeño, una estrategia diferente consiste en examinar toda la cola de entrada cada vez que se libera una partición y escoger el trabajo más grande que cabe en ella.
Memoria virtual
Hace muchos años las personas enfrentaron por primera vez programas que eran demasiado grandes para caber en la memoria disponible. La solución que normalmente se adoptaba era dividir el programa en fragmentos, llamados superposiciones. La superposición O era la primera que se ejecutaba. Al terminar, esta superposición llamaba a otra. Algunos sistemas de superposición eran muy complejos, pues permitían varias superposiciones en la memoria a la vez. Las superposiciones se mantenían en disco y el sistema operativo las intercambiaba con la memoria dinámicamente, según fuera necesario.
Aunque el trabajo real de intercambiar las superposiciones corría por cuenta del sistema, la tarea de dividir el programa en fragmentos tenía que ser efectuada por el programador. La división de programas grandes en fragmentos modulares pequeños consumía tiempo y era tediosa. No pasó mucho tiempo antes de que a alguien se le ocurriera una forma de dejar todo el trabajo a la computadora.
El método que se inventó (Fotheringham, 1961) se conoce ahora como memoria virtual. La idea en que se basa la memoria virtual es que el tamaño combinado del programa, los datos y la pila puede exceder la cantidad de memoria física disponible para él. El sistema operativo mantiene en la memoria principal las partes del programa que actualmente se están usando, y el resto en el disco. Por ejemplo, un programa de 16M puede ejecutarse en una máquina de 4M si se escogen con cuidado los 4M que se mantendrán en la memoria en cada instante, intercambiando segmentos del programa entre el disco y la memoria según se necesite.
La memoria virtual también puede funcionar en un sistema de multiprogramación, manteniendo segmentos de muchos programas en la memoria a la vez. Mientras un programa está esperando que se traiga a la memoria una de sus partes, está esperando E/S y no puede ejecutarse, así que puede otorgarse el CPU a otro proceso, lo mismo que en cualquier otro sistema de multiprogramación.
