Gerenciamento de Memória
DEPARTAMENTO
DE INFORMÁTICA
UFPE
GRECO
Hierarquia de Memória
chip
CPU
Reg.
Registradores
Velocidade
Cache
cache (L1)
Principal
Custo e
tamanho
cache (L2)
Cache de Disco
memória principal
memória secundária
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Disco Magnético
Fita
CD-ROM
Localidade

Temporal
• Num futuro próximo, o programa irá
referenciar os programas e dados
referenciados recentemente

Espacial
• Num futuro próximo, o programa irá
referenciar os programas e objetos de dados
que tenham endereços próximos das últimas
referências.
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Memória Virtual

Disco
• Muito mais barato que memória

1961: Overlay automático Swap File
• Universidade de Manchester
• Sistema operacional
• Memória virtual
disco
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memória
principal
Memória Virtual
2n
CPU
End.
n
Dados
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Espaço de endereçamento
Memória disponível
Particionamento da Memória
Pedaços grandes com tamanho fixo
 Pedaços com tamanho variável

S.O.
P5
P1
P1
P2
P3
P4
Fragmentação
Interna
Externa
P4
P2
P3
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Paginação

Pedaços pequenos de tamanho iguais fixos
Disco
Pág. Livres
13,
15,
15,
15
16
1616
Proc. A
pág.0
pág.1
pág.2
pág.3
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GRECO
13
15
16
15
Tabela Conversão
Pág. p/ Proc. A
Memória
Principal
Pág.V.0
Ocupada
Pág.V.1
Pág.V.3
Pág.V.2
Ocupada
Ocupada
Ocupada
Ocupada
Ocupada
…
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Paginação
Endereço Virtual (Lógico)
endereço da página
deslocamento
memória
principal
entradas
nr. página real
desloc.
Endereço Real (Físico)
tabela de páginas
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Paginação:
Armazenando as tabelas
Uma tabela de páginas por processo
 Problema: Armazenar as tabelas em
memória real
 Exemplo: VAX

• 2 Gbyte / processo
• 512 Byte / página
=> 4 MegaEntradas por
tabela por processo
=> Muito espaço para tabelas
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Paginação:
Armazenando as tabelas

Solução 1: Guardar parte das tabelas em
memória virtual
• A tabela da página corrente tem que estar na
memória real

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Solução 2: Usar uma estrutura hierárquica
de paginação
Paginação:
Diretório de Tabelas de Páginas
Endereço Virtual (Lógico)
diretório
página
tab.0
tab.1
desloc.
memória
tab.1
p.real
p.real
Dir.
p.real
p.real
p.real
tab.0
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Usado no
Pentium
p.real
Endereço Físico e Virtual
Endereço virtual
i1
i2
i3
desloc
Endereço físico
num. pag. física
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desloc.
Tabela de Página Invertida
Vp
Dp
Vp
Rp
link
hash function
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Usado no
IBM AS/400
e PowerPC
Rp
Dp
Acelerando a tradução...


Problema: Um acesso à mem.virtual => 2 acessos à
mem. real (1 p/ tabela + 1 p/ dado desejado)
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)
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VpA
DpA
VpE
RpE
VpA
VpB
RpA
RpB
VpT
RpT
RpA
DpA
Gerenciamento de Memória
Vp
Dp
hitTLB
TLB
Rp
missTLB
&
misstab.pag.
missTLB
&
hittab.pag.
tab.pág.
Disco
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Dp
cache
misscache
&
missmem..
hitcache
Valor
Rp
misscache
&
hitmem.
memória
principal
Unidade de Gerenciamento de Memória
dados
CPU
memória
Virtual
UGM
Testes de proteção
Testes de memória
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Real
Paginação:
O que fazer quando há falta de página?
Falta de Página
 Falta da Tabela de Página

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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)
Políticas de substituição

Randômica
• baixo desempenho

FIFO
• ignora localidade temporal

LRU (least recently used)
• considera quando a página foi referenciada
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Segmentação

Controlado pelo usuário e S.O.
• Facilita compartilhamento e proteção de dados
• Permite alterar sistemas com recompilação
parcial, sem relinkar
Organização de programas e dados
 Permite controle de acesso mais fino a
dados e instruções do que paginação
 Tamanho variável e dinâmico
 Tradução de endereço virtual p/ físico
semelhante à da paginação

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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
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• Segmento de Dados => read/write ou read-only
• Segmento de Instruções => read/execute ou
read-only
Segmentação
num. segmento
Desloc.
memória principal
tabela de segmentos
entradas
bp tam. end.segm
+
end. físico
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Substituição de Segmentos

Onde o segmento deve ser alocado?
• best-fit
• worst fit
• first fit
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Página

X
Tamanho Fixo
• Transparente ao usuário
• Gerenciamento eficiente
(pequena fragmentação interna)
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Segmento

Tamanho Variável
• Controlado pelo usuário
• Facilidade de proteção
• Fragmentação Externa
Segmentação Paginada
Vp
segmento
desl.
tabela de segmento
+
End. Seg.
tabela de página
entradas
memória
principal
+
•Segm. => modularização do programa
•Pagin. => melhor alocação da memória
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dado
Segmentação Paginada
Falta do Segmento
 Falta da Tabela de
Segmento
 Falta de Página
 Falta da Tabela de Página
 Falta de Proteção
 Falta de Limite

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chamada do
sistema
operacional
chaveamento
de contexto
Segmentação e Paginação
Segmentação
• Alta performance
• Simplicidade
Paginação
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• Proteção menos
acessível ao usuário
• Memória virtual
• Endereços lógicos
• Proteção de dados e
código
• Tab. de tradução
sempre
na mem. principal
• Segm. => modularização
• Pag. => alocação da mem