- Cada trabajo ocupa tanto espacio como necesita.
- El tamaño del trabajo a ubicar no puede ser mayor que el almacenamiento principal disponible.
- Se disminuye parcial o totalmente el desperdicio de memoria.
- Aparecen: Condensación y Compactación
En la memoria variable, el número, la dirección y el tamaño varían constantemente a medida que los procesos van y vienen; Mientras que en las fijas, no varían, son fijas.
De modo que si un proceso desperdicia la cantidad de memoria asignada se crea en ella una fragmentación interna.
La paginación trata de evitar las fragmentaciones, así que a cada programa se le asigna la memoria que necesite.de acuerdo con esto, si el proceso es mayor a la memoria el sistema operativo mantiene en la memoria partes del programa y otras en el disco duro., cuando se dice que partes del programa en memoria y otra en disco aquí ocurre la fragmentación.
La segmentación permite alcanzar los siguientes objetivos:
1. Modularidad de programas: cada rutina del programa puede ser un bloque sujeto a cambios y recopilaciones, sin afectar por ello al resto del programa.
2. Estructuras de datos de largo variable: ejemplo: Stack, donde cada estructura tiene su propio tamaño y este puede variar.
3. Protección: se puede proteger los módulos del segmento contra accesos no autorizados.
4. Comparación: Dos o más procesos pueden ser un mismo segmento, bajo reglas de protección; aunque no sean propietarios de los mismos.
5. 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.
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 arreglos 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 arreglo u otra estructura de dato por primera vez.
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 da hardware y software.
Ejemplo de PILA:
La memoria virtual es una técnica que permite al software usar más memoria principal que la que realmente posee el ordenador. La mayoría de los ordenadores tienen cuatro tipos de memoria: registros en la CPU, la memoria caché (tanto dentro como fuera del CPU), la memoria física (generalmente en forma de RAM, donde la CPU puede escribir y leer directa y razonablemente rápido) y el disco duro que es mucho más lento, pero también más grande y barato.
Muchas aplicaciones requieren el acceso a más información (código y datos) que la que se puede mantener en memoria física. Esto es así sobre todo cuando el sistema operativo permite múltiples procesos y aplicaciones ejecutándose simultáneamente. Una solución al problema de necesitar mayor cantidad de memoria de la que se posee consiste en que las aplicaciones mantengan parte de su información en disco, moviéndola a la memoria principal cuando sea necesario. Hay varias formas de hacer esto. Una opción es que la aplicación misma sea responsable de decidir qué información será guardada en cada sitio (segmentación), y de traerla y llevarla.
La desventaja de esto, además de la dificultad en el diseño e implementación del programa, es que es muy probable que los intereses sobre la memoria de dos o varios programas generen conflictos entre sí: cada programador podría realizar su diseño teniendo en cuenta que es el único programa ejecutándose en el sistema. La alternativa es usar memoria virtual, donde la combinación entre hardware especial y el sistema operativo hace uso de la memoria principal y la secundaria para hacer parecer que el ordenador tiene mucha más memoria principal (RAM) que la que realmente posee. Este método es invisible a los procesos. La cantidad de memoria máxima que se puede hacer ver que hay tiene que ver con las características del procesador. Por ejemplo, en un sistema de 32 bits, el máximo es 232, lo que da 4096 Megabytes (4 Gigabytes). Todo esto hace el trabajo del programador de aplicaciones mucho más fácil, al poder ignorar completamente la necesidad de mover datos entre los distintos espacios de memoria.
Aunque la memoria virtual podría estar implementada por el software del sistema operativo, en la práctica casi siempre se usa una combinación de hardware y software, dado el esfuerzo extra que implicaría para el procesador.
Cuando se usa Memoria Virtual, o cuando una dirección es leída o escrita por la CPU, una parte del hardware dentro de la computadora traduce las direcciones de memoria generadas por el software (direcciones virtuales) en:
- La dirección real de la memoria (la dirección de la memoria física).
- Una indicación de que la dirección de la memoria deseada no se encuentra en la memoria principal (llamado excepción memoria de virtual).
En el primer caso, la referencia a la memoria es completada, como si la memoria virtual no hubiera estado involucrada: el software accede donde debía y sigue ejecutando normalmente. En el segundo caso, el sistema operativo es invocado para manejar la situación y permitir que el programa siga ejecutando o aborte según sea el caso. La memoria virtual es una técnica para proporcionar la simulación de un espacio de memoria mucho mayor que la memoria física de una máquina. Esta "ilusión" permite que los programas se ejecuten sin tener en cuenta el tamaño exacto de la memoria física.
La ilusión de la memria virtual está soportada por el mecanismo de traducción de memoria, junto con una gran cantidad de alamacenamiento rápido en el disco duro. Así en cualquier momento el espacio de direcciones virtuales hace un seguimiento de tal forma que una pequeña parte de él , está en memoria real y el resto almacenado en el disco, y puede ser referenciado facilmente.
Debido a que sólo la parte de memoria virtual que está almacenada en la memoria principal, es accesible a la CPU, según un programa va ejecutándose, la proximidad de referencias a memoria cambia, necesitando que algunas partes de la memoria virtual se traigan a la memoria principal desde el disco, mientras que otras ya ejecutadas, se pueden volver a depositar en el disco (archivos de paginación).
La memoria virtual ha llegado a ser un componente esencial de la mayoría de los sistemas operativos actuales. Y como en un instante dado, en la memoria sólo se tienen unos pocos fragmentos de un proceso dado, se pueden mantener más procesos en la memoria. Es más, se ahorra tiempo, porque los fragmentos que no se usan no se cargan ni se descargan de la memoria. Sin embargo, el sistema operativo debe saber cómo gestionar este esquema.
La memoria virtual también simplifica la carga del programa para su ejecución llamada reubicación, este procedimiento permite que el mismo programa se ejecute en cualquier posición de la memoria física.
En un estado estable, practicamente toda la memoria principal estará ocupada on fragmentos de procesos, por lo que el procesador y el S.O tendrán acceso directo a la mayor cantidad de procesos posibles, y cuando el S.O traiga a la memoria un fragmento, deberá expulsar otro. Si expulsa un fragmento justo antes de ser usado, tendrá que traer de nuevo el fragmento de manera casi inmediata. Demasiados intercambios de fragmentos conducen a lo que se conoce como hiperpaginación: donde el procesador consume más tiempo intercambiando fragmentos que ejecutando instrucciones de usuario. Para evitarlo el sistema operativo intenta adivinar, en función de la historia reciente, qué fragmentos se usarán con menor probabilidad en un futuro próximo.
Los argumentos anteriores se basan en el principio de cercanía de referencias o principio de localidad que afirma que las referencias a los datos y el programa dentro de un proceso tienden a agruparse. Por lo tanto, es válida la suposición de que, durante cortos períodos de tiempo, se necesitarán sólo unos pocos fragmentos de un proceso.
Una manera de confirmar el principio de cercanía es considerar el rendimiento de un proceso en un entorno de memoria virtual.
El principio de cercanía sugiere que los esquemas de memoria virtual pueden funcionar. Para que la memoria virtual sea práctica y efectiva, se necesitan dos ingredientes. Primero, tiene que existir un soporte de hardware y, en segundo lugar, el S.O debe incluir un software para gestionar el movimiento de páginas o segmentos entre memoria secundaria y memoria principal.
Es la ciencia de la computación que ejecuta una técnica o algoritmo como un programa, componente de un software u otros sistemas. Muchas implemetaciones son dadas según una idea, diseño, etc. Por ejemplo: Con un navegador web a la hora de buscar información, debe respetar su método de aplicación. Según la aplicación establecida por la Word Web Wide y las herramientas de desarrollo del software que contienen la implementación de lenguejes de programacón.
