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Gerência de Memória

1. Hierarquia de Memória

  • Registradores: manipulados diretamente pela CPU.
  • Cache: controlada pelo hardware, armazena dados frequentemente acessados.
  • Memória Principal (RAM): onde os programas são carregados e executados.
  • Memória Secundária (Disco): armazenamento persistente, abundante e barato, mas com acesso muito mais lento.

Observações:

  • O SO transfere programas da memória secundária para a memória principal para execução,com o objetivo de:
  • Maximizar o número de processos residentes.
  • Compartilhar recursos de forma eficiente.

2. Alocação Contígua Simples

  • Utilizada em sistemas monoprogramáveis.

  • Memória principal dividida em duas áreas:

    • Área do SO.
    • Área para programas do usuário.

  • O programador precisava apenas garantir que não ultrapassaria o espaço disponível.

  • Proteção: um registrador delimita a área do usuário, evitando acesso ao SO.

  • Desvantagens:

    • Sempre haverá algum espaço de memória livre desperdiçado.
    • Apenas um usuário/programa pode usar os recursos por vez.

Percurso em Profundidade

3. Técnica de Overlay

  • Programa dividido em módulos.
  • Um módulo comum permanece durante toda a execução.

  • Outros módulos são carregados sob demanda em uma área de overlay (mesmo espaço de memória).

  • Vantagem: Permite executar programas maiores do que a memória disponível.

  • Desvantagem: Exige cuidados extras do programador e difícil manutenção.

Percurso em Profundidade

4. Alocação Particionada

Permite que diversos programas residam na memória principal ao mesmo tempo.

4.1 Alocação Particionada Estática

  • Memória dividida em partições fixas.
  • Se fosse necessário mudar o tamanho, o sistema precisava ser reiniciado.

1. Absoluta: Programas só podiam ser carregados em uma partição específica.

Percurso em Profundidade

2. Relocável: código adaptado para ser carregado em qualquer partição.

  • Usa tabela com endereço inicial, tamanho e status (livre/ocupada).
  • Proteção com dois registradores (limite inferior e superior).

Percurso em Profundidade

4.2 Alocação Particionada Dinâmica

  • Partições criadas sob demanda, conforme o tamanho dos programas.

  • Problema: fragmentação externa.

  • Espaços livres espalhados pela memória.

  • Soluções:

    1. Combinar espaços adjacentes quando liberados.
    2. Relocar programas, compactando a memória.

4.3 Estratégias de Alocação

Best-fit:

  • Escolhe a menor partição possível.
  • Desvantagem: tende a gerar muitas áreas pequenas.

Worst-fit:

  • Escolhe a maior partição.
  • Vantagem: mantém áreas livres maiores.

First-fit:

  • Escolhe a primeira partição suficiente.
  • Mais rápida, mas pode deixar grandes fragmentos no fim da memória.

Percurso em Profundidade

5. Swapping

  • Técnica para contornar a insuficiência de memória.
  • Antes: um processo permanecia na memória até terminar.
  • Com swapping: um processo pode ser temporariamente movido para o disco (memória secundária) e substituído por outro.

5.1 Características

  • Escolha de processos para swap prioriza aqueles menos prováveis de serem escalonados.
  • Loader com registrador de relocação garante retomada correta.

5.2 Problemas

  • Alto custo de operações de entrada/saída.
  • Thrashing: ocorre quando o sistema passa mais tempo trocando processos entre RAM e disco do que executando instruções.

6. Considerações Finais

  • A gerência de memória busca equilibrar uso eficiente da RAM, velocidade de acesso e compartilhamento entre processos.
  • As técnicas evoluíram de modelos simples (monoprogramação) até sistemas mais complexos (multiprogramação com swapping e estratégias avançadas).