PAGINAÇÃO E ALOCAÇÃO

Explique as vantagens da técnica de Paginação sobre a técnica de Alocação Contigua de memória.

Paginação

Obrigar que todo processo seja alocado em memória somente em espaços contíguos diminui muito o uso eficiente da memória. Entre os problemas que poderiam ocorrer com essa abordagem, podemos citar: Não encontrar espaço grande o suficiente para alocar o processo. Gerar uma grande fragmentação de memória, fazendo com que existam diversos pequenos fragmentos de memória que não são utilizados nem têm espaço suficiente para alocar processos. A paginação é um modelo de alocação em que a memória é dividida em vários fragmentos de igual tamanho, chamados de páginas. Para ser alocado na memória, cada processo é dividido em diversos fragmentos, também chamados de páginas, com o mesmo tamanho das páginas da memória. Com a paginação, é possível alocar um processo de forma não contígua, ou seja, um processo pode ser colocado em diversas páginas que estão dispersas pela memória. Essa técnica é muito mais eficiente que a alocação contígua, porém mais complexa também. O método básico dessa alocação consiste em dividir, então, o processo em diversas páginas, e o endereçamento será também diferenciado para contemplar a referência entre as páginas e dentro das páginas. O tamanho de cada página é determinado pelo hardware e normalmente é uma potência de 2. Dessa forma, um endereço lógico passa a ter a seguinte aparência: SISTEMAS OPERACIONAIS – Gerência de memória 6 Número da página Deslocamento na página p D m − n N Se 2m é o tamanho do espaço de endereçamento lógico e 2n é o tamanho de uma página, temos que: n é a quantidade de bits usados para expressar o deslocamento dentro de uma página. m − n é a quantidade de bits necessários para expressar o número da página que se deseja acessar. Então, p é um índice para acesso na tabela de páginas, e d é o deslocamento dentro da página. Antes de mostrar um exemplo com números para tornar mais clara esta explicação, precisamos esclarecer o que é tabela de páginas. Quando um processo é dividido em diversas páginas para ser alocado em memória, é necessário que se armazenem, em algum lugar, dados relativos à quantidade de páginas em que ele foi dividido e onde estão suas páginas, à medida que é carregado na memória

Alocação contígua de memória A alocação de um processo em memória pressupõe que ele seja alocado sem que seja feita qualquer divisão nele. Isto é, se o processo tiver 10 Mb de tamanho, deve ser encontrado um espaço contíguo disponível em memória para colocá-lo. Mais adiante abordaremos o caso de um processo que pode ser fracionado, mas, por enquanto, trataremos de um processo colocado na memória sem divisão. Sabemos que num certo momento estão carregados na memória o Sistema Operacional (SO) e diversos outros programas. Por esse motivo, há uma concorrência de vários processos pelo uso da memória. Além disso, deve haver algum mecanismo que evite que um processo acesse a área de memória onde está outro. Para garantir que acessos indevidos não sejam realizados, o registrador de relocação trabalha com outro registrador, chamado registrador de limite, que tem o propósito de verificar se o endereço solicitado é válido para um processo. Na alocação contígua de memória, um processo deve então ser alocado em uma área de memória contínua, ou seja, a área tem de ser um bloco de memória contígua em que caiba todo o processo. Para realizar o processo de alocação, há pelo menos três algoritmos diferentes: First-fit: o processo é alocado no primeiro bloco de memória grande o suficiente para ele Best-Fit: o processo é alocado em um bloco de memória suficiente para ele, mas o bloco deve ser o menor disponível. Worst-Fit: o processo é alocado em um bloco de memória suficiente para ele, mas o bloco deve ser o maior disponível. Bibliografia a ser acessada http://anhembi.bv3.digitalpages.com.br/users/publications/9788576050117/ pages/237 (Capítulo 9: tópicos 9.1 a 9.4 do livro Sistemas operacionais, de Deitel.) SISTEMAS OPERACIONAIS – Gerência de memória 3 Para ilustrar o funcionamento desses três algoritmos, considere que temos de realizar a alocação de memória para os processos dados na tabela a seguir. Processo Tamanho P1 210 P2 410 P3 110 P4 220 Para realizar a alocação, considere que temos disponíveis os seguintes blocos de memória livre: 100 K, 500 K, 200 K, 300 K e 600 K, nessa ordem. Vamos realizar a alocação desses processos primeiro para o algoritmo First-fit. O resultado pode ser observado a seguir: Espaço de memória 100 500 200 300 600 Processo alocado P1 e P3 P4 P2 Quanto “sobrou” de memória 180 80 190 Agora os mesmos processos alocados utilizando o algoritmo Best-fit: Espaço de memória 100 500 200 300 600 Processo alocado P2 P3 P1 P4 Quanto “sobrou” de memória 90 90 90 380 Por fim, a alocação dos processos utilizando o algoritmo Worst-fit. Espaço de memória 100 500 200 300 600 Processo alocado P2 P4 P1 e P3 Quanto “sobrou” de memória 90 80 280