GESTIÓN DE MEMORIA

    

    La gestión de memoria es un aspecto fundamental en el funcionamiento de cualquier sistema informático. Se encarga de administrar la memoria física y virtual disponible, asignándola de manera eficiente a los procesos que la solicitan, garantizando un uso óptimo de este valioso recurso.

¿Qué implica la gestión de memoria?

En esencia, la gestión de memoria abarca diversas responsabilidades:

• Asignación de memoria: Se asigna espacio en memoria a los procesos que lo requieren, considerando factores como su tamaño y requisitos específicos.
• Protección de memoria: Se aíslan los procesos entre sí, evitando que accedan o modifiquen la memoria de otros procesos, protegiendo así la integridad y seguridad del sistema.
• Gestión de memoria virtual: Cuando la memoria física se agota, se crea memoria virtual utilizando espacio en disco duro. Se emplea paginación o segmentación para dividir la memoria en partes más pequeñas y cargarlas en la memoria física según sea necesario.
• Intercambio de memoria: Los procesos inactivos o con poca actividad se trasladan temporalmente a la memoria virtual en el disco duro para liberar espacio en la memoria física para procesos con mayor prioridad.
• Compactación de memoria: Se reagrupan los procesos en la memoria física para liberar espacios contiguos, optimizando el uso de la memoria y reduciendo la fragmentación.

Paginación

    En el ámbito de los sistemas operativos, la paginación se presenta como una técnica fundamental para la gestión de memoria. Su objetivo principal consiste en dividir tanto la memoria física como la memoria virtual en secciones de tamaño fijo denominadas páginas, optimizando así el uso de la memoria y simplificando la administración de recursos.

Funcionamiento básico de la paginación:

1. División en páginas: Tanto la memoria física como la memoria virtual se segmentan en páginas de igual tamaño. Esta segmentación facilita la organización y el acceso a la memoria.

2. Tabla de páginas: Se crea una tabla de páginas para cada proceso, la cual almacena la correspondencia entre las direcciones lógicas utilizadas por el proceso y las direcciones físicas en la memoria principal.

3. Traducción de direcciones: Cuando un proceso accede a una dirección de memoria, el sistema operativo consulta la tabla de páginas correspondiente para determinar la dirección física real en la memoria principal a la que se debe acceder.

4. Carga de páginas: Si la página a la que se accede no se encuentra presente en la memoria principal, se produce una falta de página. El sistema operativo entonces busca la página en la memoria secundaria (generalmente el disco duro) y la carga en un marco de página libre en la memoria principal.

Ventajas de la paginación:

• Flexibilidad: Permite una asignación de memoria no contigua, adaptándose mejor a las necesidades de los procesos y reduciendo la fragmentación interna.
• Protección de memoria: Aísla los procesos entre sí, evitando que accedan o modifiquen la memoria de otros procesos, mejorando la seguridad y estabilidad del sistema.
• Compartir memoria: Facilita la compartición de memoria entre procesos, permitiendo que varias secciones de memoria física sean mapeadas a diferentes direcciones lógicas en diferentes procesos.
• Simplificación de la gestión de memoria virtual: La paginación simplifica la gestión de memoria virtual, ya que las páginas pueden ser fácilmente cargadas y descargadas de la memoria principal según sea necesario.

Desventajas de la paginación:

• Sobrecarga de memoria: La tabla de páginas requiere memoria adicional, lo que puede ser un inconveniente en sistemas con recursos de memoria limitados.
• Fragmentación externa: Si no hay suficientes marcos de página libres, puede producirse fragmentación externa, lo que significa que hay memoria disponible pero no en bloques contiguos lo suficientemente grandes para alojar nuevas páginas.

Segmentación

    En el mundo de la gestión de memoria en sistemas informáticos, la segmentación se presenta como una técnica alternativa a la paginación, ofreciendo un enfoque diferente para la administración de la memoria física y virtual.

Funcionamiento básico de la segmentación:

1. División en segmentos: La memoria física y virtual se dividen en segmentos de tamaño variable, los cuales representan porciones lógicas de memoria asignadas a un proceso o a una función específica.

2. Tabla de segmentos: Se crea una tabla de segmentos para cada proceso, la cual almacena información sobre cada segmento, incluyendo su tamaño, ubicación en la memoria y permisos de acceso.

3. Traducción de direcciones: Cuando un proceso accede a una dirección de memoria, el sistema operativo consulta la tabla de segmentos correspondiente para determinar la ubicación física real en la memoria principal a la que se debe acceder.

4. Carga de segmentos: Si el segmento al que se accede no se encuentra presente en la memoria principal, se produce una falta de segmento. El sistema operativo entonces busca el segmento en la memoria secundaria (generalmente el disco duro) y lo carga en un área libre de la memoria principal.

Ventajas de la segmentación:

• Flexibilidad: Permite una asignación de memoria flexible, ya que los segmentos pueden ser de diferentes tamaños y ajustarse mejor a las necesidades específicas de cada proceso o función.
• Compartir memoria: Facilita la compartición de memoria entre procesos, permitiendo que varios segmentos sean mapeados a diferentes direcciones lógicas en diferentes procesos.
• Protección de memoria: Aísla los procesos entre sí, evitando que accedan o modifiquen la memoria de otros procesos, mejorando la seguridad y estabilidad del sistema.

Desventajas de la segmentación:

• Fragmentación interna y externa: Puede generar fragmentación interna, cuando queda espacio sin usar dentro de un segmento, y fragmentación externa, cuando hay memoria disponible pero no en bloques contiguos lo suficientemente grandes para alojar nuevos segmentos.
• Sobrecarga de memoria: La tabla de segmentos requiere memoria adicional, lo que puede ser un inconveniente en sistemas con recursos de memoria limitados.
• Complejidad de la gestión: La gestión de la memoria segmentada puede ser más compleja que la paginación, ya que requiere un mayor seguimiento de los segmentos y su ubicación en la memoria.
  

Memoria Virtual

    La memoria virtual es una técnica de gestión de memoria que simula tener más memoria física (RAM) de la que realmente tiene un equipo. Para lograrlo, utiliza una combinación de memoria RAM y espacio en el disco duro, creando un área de paginación o intercambio en el disco que funciona como una extensión de la memoria principal.

Características:

• Expansión de la memoria: Permite ejecutar programas y almacenar datos que de otra manera no cabrían en la memoria física, ampliando significativamente la capacidad de memoria del sistema.
• Optimización del rendimiento: Mejora el rendimiento general del sistema al permitir que múltiples programas se ejecuten simultáneamente sin agotar la memoria RAM.
• Multitarea efectiva: Facilita la multitarea al permitir que el sistema cargue y descargue páginas de memoria en el disco duro según sea necesario, liberando espacio en la memoria RAM para otros procesos.
• Protección de memoria: Aísla los procesos entre sí, evitando que accedan o modifiquen la memoria de otros procesos, mejorando la seguridad y estabilidad del sistema.

Funcionamiento:

1. División en páginas: La memoria física y virtual se dividen en páginas de tamaño fijo, denominadas páginas de memoria virtual.
2. Tabla de páginas: Se crea una tabla de páginas para cada proceso, la cual almacena información sobre cada página de memoria virtual, incluyendo su ubicación en la memoria física o en el disco duro, y su estado (presente, modificada, etc.).
3. Traducción de direcciones: Cuando un proceso accede a una dirección de memoria, el sistema operativo consulta la tabla de páginas correspondiente para determinar si la página está presente en la memoria física.
4. Faltas de página: Si la página no está presente en la memoria física, se produce una falta de página. El sistema operativo entonces busca la página en el área de paginación del disco duro y la carga en un marco de página libre en la memoria RAM.
5. Sustitución de páginas: Si la memoria RAM está llena, el sistema operativo puede seleccionar una página inactiva en la memoria RAM y guardarla en el área de paginación del disco duro para liberar espacio para la nueva página.

Ventajas:

• Mayor capacidad de memoria: Permite ejecutar programas y almacenar datos que de otra manera no cabrían en la memoria física.
• Mejora del rendimiento: Optimiza el rendimiento general del sistema al permitir la ejecución simultánea de múltiples programas.
• Multitarea efectiva: Facilita la multitarea al permitir la carga y descarga de páginas de memoria en el disco duro según sea necesario.
• Protección de memoria: Aísla los procesos entre sí, mejorando la seguridad y estabilidad del sistema.

Desventajas:

• Reducción del rendimiento: El acceso a la memoria virtual en el disco duro es más lento que el acceso a la memoria RAM, lo que puede generar una leve disminución del rendimiento en comparación con sistemas con suficiente memoria RAM.
• Mayor complejidad: La gestión de la memoria virtual implica mayor complejidad para el sistema operativo, lo que puede afectar ligeramente su rendimiento.
• Desgaste del disco duro: El uso frecuente de la memoria virtual puede generar un mayor desgaste del disco duro debido a la lectura y escritura constante de datos.