U5: 5.8 Mecanismos de Recuperación en caso de falla.

Existen muchas herramientas que contiene el mismo sistema operativo pararecuperar información. De igual manera existen innumerable programas eninternet que son de mucha ayuda y muy fáciles de usar y que su ejecución tieneque ser atreves de un sistema operativo, pero el problema persiste en muchasocasiones, porque no conocemos más allá de las posible soluciones que lepodemos dar, tratando el error más a fondo. 

Eh aquí cuando entran los programasque trabajan independiente del sistema operativo.A continuación daremos a conocer la primera herramienta que podemos encontraren Windows XP.CHKDSK: Con esto podemos verificar la integridad del disco duro y su sistema dearchivos si son legibles o si están dañados Esto lo efectuamos ingresando al menúInicio -> Todos Los Programas -> Accesorios -> Símbolo de SistemaComo en la imagen de arriba dice “chkdsk /f /r” Pues primero es el comando queestamos utilizando que es CHKDSK, Después sigue /f, que es para desmontar elvolumen. Si el volumen está siendo ocupado por un proceso, rompe ese enlace yel disco duro lo ocupa solo para la terminal de símbolo de sistema y así poderanalizarlo, también viene /r esto es para reparar los sectores dañados del sistema.

U5: 5.7 Modelo Jerárquico

 Los ficheros representan la unidad lógica de almacenamiento de información en memoria secundaria.

Los sistemas de ficheros cuentan con dos estructuras, una de ellas es para el Sistema Operativo, el cual asimila a estos como una secuencia de bytes sin interpretar; sin embargo para el usuario los ficheros son considerados como una secuencia de bytes ya interpretada y un ejemplo de ello son los registros.

Ahora bien, ademas de contar con una estructura los sistemas de ficheros cuentan con características muy importantes que son sus atributos y susoperaciones.

Dentro de los atributos encontramos:

    Nombre

    Metadatos

        Tipo

        Tamaño

        Información de protección

        Intantes de creación

        Lista de bloques

    Datos

Dentro de las operaciones encontramos:

    Crear

    Abrir

    Cerrar

    Leer

    Escribir

    Posicionar

    Borrar

La estructura jerárquica de los ficheros se da por directorios, los cuales son un conjunto de referecnias a otros directorios o incluso a otros ficheros.

Esta estructura jerárquica está basada en la estructura de un árbol, la cual se divide en:

    Directorio único

    Directorio de dos niveles

    Un árbol de directorio por usuario

DIRECTORIO ÚNICO

Se caracteriza por tener un sólo directorio con todos los archivos de todos los usuarios.

DIRECTORIO DE DOS NIVELES

En esta estructura el sistema habilita un sólo directorio por cada usuario.

UN ÁRBOL DE DIRECTORIOS POR USUARIO

En esta última estructura el sistema permite que cada usuario tenga tantos directorios como necesite, respetando una jerarqía general. 

U5: 5.6 Manejo de Espacio en Memoria

 La diferencia de la MEMORIA principal de la memoria secundaria , auxiliar, masiva, externa no es tan veloz pero tiene gran capacidad para almacenar información en DISPOSITIVOS tales como discos, cintas magnéticas, discos ópticos. frecuentemente los datos y programas se graban en la memoria secundaria , de esta forma, cuando se ejecuta varias veces un programa o se utilicen repetidamente unos datos, no es necesario darlos de nuevo a través del DISPOSITIVO de ENTRADA.

En la memoria secundaria un ARCHIVO consta de un conjunto de bloques (correspondiente a la cantidad de información que se transfiere físicamente en cada operación de ACCeso (lectura o escritura).
el sistema operativo o sistema de gestión de archivos es el encargado de la asignación de bloques a archivos, de lo que surgen dos cuestiones, en primer lugar, debe asignarle el espacio de memoria secundaria a los archivos y, en segundo lugar, es necesario guardar constancia del espacio disponible para asignar.

El sistema de archivos se ocupa primordialmente de administrar el espacio de almacenamiento secundario, sobre todo el espacio en disco. el manejo del espacio libre en disco se lleva a cabo de la siguiente manera:

*vector de bists
*lista ligada (lista libre)
*por conteo(agrupacion)
vector de bits. el espacio libre en disco es frecuentemente implementado como un mapa de bits, donde cada block es representado por un bit y si el bloc es libre el bit es cero de lo contrario está asignado.11000111
lista ligada. una lista ligada de todos los blocks libres. otra implantación se consigue guardando la dirección del primer block libre y el número de los blocks libres contiguos que le siguen. cada entrada de la lista de espacio libre consiste de una dirección de disco y un contador (por conteo).
ejemplo de una lista de espacio libre enlazada en el disco.

Por agrupación. se almacena la dirección en n blocks libres en el primer block libre y el último contiene la dirección de otro block que contiene la dirección de otros blocks libres.
para manejar los espacios en disco existen los siguientes métodos:
  -contiguos
-ligados
-indexados
contiguos. esta asignación requiere que cada archivo ocupe un conjunto de direcciones contiguas en el disco, su asignación es definida por la dirección del primer bloc y la longitud del archivo.

Cuando se crea un archivo se le asigna un único conjunto contiguo de bloques, esta es un estrategia de asignación previa que emplea secciones de tamaño variable. la tabla de asignación de archivos necesita solo una entrada por cada archivo y que muestre el bloque de comienzo y la longitud del archivo. la asignación contigua es la mejor para un archivo secuencial.

La asignación contigua presenta algunos problemas, como la fragmentación externa. lo que hace difícil encontrar bloques contiguos de espacio de tamaño suficiente., lo que lleva a ejecutar un algoritmo de compactación para libera el espacio adicional en el disco.

Asignación ligada o encadenada. cada archivo es una lista ligada de blocks y el directorio contiene un apuntador al primer bloc y al último.
la asignación se hace con bloques individuales, cada bloque contendrá un puntero al siguiente bloque de la cadena. la tabla de asignación de archivos necesita una sola entrada por cada archivo que muestre el bloque de comienzo y la longitud del mismo, cualquier bloque puede añadirse a la cadena. no hay que preocuparse por la fragmentación externa porque solo se necesita un bloque cada vez.

Una consecuencia del encadenamiento es que no hay cabida para el principio de cercanía, si es necesario traer varios bloques de un archivo al mismo tiempo, se necesita una serie de accesos a partes diferentes del disco por lo que se debe ejecutar un algoritmo de compactación para liberar el espacio adicional en el disco.
 asignación indexada. cada archivo tiene su propio bloc de índice el cual es un arreglo de direcciones de bloc.

En esta asignación la tabla de asignación de archivos contiene un índice separado de un nivel para cada archivo: el índice posee una entrada para cada sección asignada al archivo. normalmente, los índices no están almacenados físicamente como parte de la tabla de asignación de archivos. mas exactamente el índice de archivo se guardara en un bloque aparte y la entrada del archivo en la entrada de asignación apuntara a dicho bloque.

La asignación puede hacerse por bloques de tamaño fijo, o en secciones de tamaño variable. la asignación por bloques elimina la fragmentación externa, mientras que la asignación por secciones de tamaño variable mejora la cercanía. en cualquier caso, los archivos pueden concentrarse en zonas cercanas de cuando en cuando. la concentración reduce el tamaño del índice en el caso de secciones de tamaño variable, pero no en el caso de asignación por bloques.

La asignación indexada soporta tanto el acceso secuencial como el acceso directo a los archivos y por ello se ha convertido en la forma más popular de asignación de archivos.

U5: 5.5 Mecanismos de Acceso a los archivos

Para acceder a los archivos existen varios mecanismos, Directorios, Descriptoresde archivos, mecanismos de control de acceso y procedimientos para abrir ycerrar archivos.

El descriptor de archivos o bloque de control, contiene información que el sistemanecesita para administrar un archivo, Estructura muy dependiente del sistema.Puede incluir la siguiente información: Nombre simbólico del archivo. Localización del archivo en el almacenamiento secundario. 

Organización del archivo (método de organización y acceso). Tipo de dispositivo. Datos de control de acceso. Tipo (archivo de datos, programa objeto, programa fuente, etc.). Disposición (permanente contra temporal). Fecha y tiempo de creación. Fecha de destrucción. Fecha de la última modificación. Suma de las actividades de acceso (número de lecturas, por ejemplo).

El descriptor de archivos es controlado por el sistema de archivos; el usuario nopuede hacer referencia directa a él.Identificación del archivo. Consiste de dos partes que es el nombre simbólico quees el que le da el usuario y un identificador interno que es asignado por el sistemaoperativo (número). 

Lugar de almacenamiento así como el tamaño del archivo.Modo de acceso. Se debe indicar en forma explícita quien puede acceder elarchivo y conque derecho.

U5: 5.4 Organización Lógica y Física

 Se refiere a las diferentes maneras en las que puede ser organizada la información de los archivos, así como las diferentes maneras en que ésta puede ser accesada. Dado que hay 2 niveles de visión de los archivos (físico y lógico), se puede hablar también de 2 aspectos de organización de archivos: Organización de archivos lógicos y de archivos físicos.

Organización lógica.

La mayoría de las computadoras organizan los archivos en jerarquías llamadas carpetas, directorios o catálogos . (El concepto es el mismo independientemente de la terminología usada.) Cada carpeta puede contener un número arbitrario de archivos, y también puede contener otras carpetas. Las otras carpetas pueden contener todavía más archivos y carpetas, y así sucesivamente, construyéndose un estructura en árbol en la que una «carpeta raíz» (el nombre varía de una computadora a otra) puede contener cualquier número de niveles de otras carpetas y archivos.

Organización física.

Los datos son arreglados por su adyacencia física, es decir, de acuerdo con el dispositivo de almacenamiento secundario. Los registros son de tamaño fijo o de tamaño variable y pueden organizarse de varias formas para constituir archivos físicos.

Cinta magnética.

-Etiqueta de volumen.- Contiene información que permite identificar la cinta, el nombre del propietario y cualquier información general requerida.

-

-Etiqueta de archivo.- Se utilizan por pares para indicar el inicio y fin del archivo, contiene información acerca del nombre del archivo, fecha de creación.

- Etiqueta de usuario.- Sirven para guardar información adicional de importancia para el usuario; no son procesados por el sistema operativo.

U5: 5.3 Componentes de un sistema de archivos.

Lo conforman todas aquellas rutinas encargadas de administrar todos los aspectos relacionados con el manejo de Archivos. En general, un Sistema de Archivos está compuesto por: Métodos De Acceso, Administración De Archivos, Administración De Almacenamiento Secundario, Mecanismos De Integridad.Métodos De Acceso. Se ocupan de la manera en que se tendrá acceso a la información almacenada en el archivo. Ejemplo: Secuencial, Directo, indexado. Administración De Archivos. Se ocupa de ofrecer los mecanismos para almacenar, compartir y asegurar archivos, así como para hacer referencia a ellos. Administración De Almacenamiento Secundario. Se ocupa de asignar espacio para los archivos en los dispositivos de almacenamiento secundario. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de la administración de espacio en un disco duro.

Mecanismos De Integridad. Se ocupan de garantizar que no se corrompa la información de un archivo, de tal manera que solo la información que deba estar en el, se encuentre ahí.

Mecanismos de Organización Lógica. Contiene las diferentes rutinas y comandos a través de los cuales el usuario podrá estructurar sus archivos virtuales.

Directorio de Identificadores. Convierte los identificadores simbólicos de los archivos en identificadores internos, los cuales apuntarán a su descriptor o a una estructura que permite encontrar el archivo.

Sistemas Teóricos de Archivos. Su objetivo es el de activar y desactivar a través de las rutinas de abrir y cerrar archivos y verifica el modo de acceso.

Mecanismos de Organización Física. Traslada las direcciones lógicas en direcciones físicas correspondientes a las estructuras de memoria secundaria y los buffers en memoria principal necesarios para la transferencia de datos. 

U5: 5.2 Noción de Archivo Real y Virtual

 La mayoría de usuarios de computadoras comprenderán con mucha facilidad el término archivo relacionándolo directamente con ejemplos tales como los archivos de texto que se pueden generar con cualquier procesador de texto. Una característica de este tipo de archivos es que a mayor texto que almacena el archivo, mayor es el espacio en disco que consume dicho archivo. Por ejemplo, una línea corta de texto ocupa menos espacio en disco que esa misma línea copiada cien veces. Sin embargo al hablar de “archivos virtuales” las cosas son diferentes, pues este tipo de archivos no consumen espacio en el disco duro, sino que se almacenan en la memoria volátil, es decir la aquel tipo de memoria cuya información se pierde al interrumpirse el flujo de corriente eléctrica, esto es, la memoria RAM.

Archivo Real: Es un objeto que contiene programas, datos o cualquier otro elemento.

Un archivo virtual de uso temporal que es utilizado por los procesos del sistemamientras se están ejecutando dichos procesos. 

Estos archivos se crean durante laejecución de un sistema y los utiliza para el almacenamiento de información,intercambio y organización mientras se ejecuta el sistema, Se le conoce comoarchivo virtual, aquel que contiene los datos generados por el usuario.Veremos un ejemplo muy claro de tareas comunes en nuestro sistema y quenosotros en simple vista no vemos, Cuando nosotros estamos trabajando enWord y el nombre de nuestro archivo se llama “Sistemas Operativos - ReporteUnidad 5”, se crea un archivo Virtual llamado “~$stemas Operativos - ReporteUnidad 5” y su tamaño varia.Este es un claro ejemplo de archivo virtual, un archivo real, se muestra de manerareal, en la información del espacio que ocupa en un disco duro o sistema dealmacenamiento, en otras palabras su tamaño en bytes.

U5. Sistema de Archivos (5.1 Concepto)

 Un Archivo es un conjunto de elementos de información relacionados entre si y que fueron definidos por su creador. Por lo general, los archivos representan datos y programas. Un archivo de datos puede ser numérico, alfabético o binario. Los archivos pueden ser de formato libre, como los archivos de texto, o pueden estar rigurosamente formateados. En general, un archivo es una secuencia de bits, bytes, líneas o registros cuyo significado es definido por el creador del archivo y por el usuario.

Un archivo se puede manipular como una unidad mediante operaciones tales como abrir, cerrar, crear, destruir, copiar, renombrar y listar. Los elementos de información individuales que conforman un archivo se pueden manipular con acciones tales como leer, escribir, modificar y eliminar.

De acuerdo a las características y tipo de trabajo que se realicen sobre los archivos, estos pueden caracterizarse por su: Volatilidad, Actividad y Tamaño. 

U4: 4.4 Operaciones de Entrada y Salida

Es el conjunto de acciones necesarias para la transferencia de un conjunto de datos, es decir, una transferencia completa de datos.

Funciones que realiza:

Direccionamiento o selección del dispositivo que debe llevar a cabo la operacion de entrada / salida.

Transferencia de los datos entre el procesador y el dispositivo.

Sincronización y coordinación de las operaciones.

Esta ultima función es necesaria debido a la deferencia de velocidades entre los dispositivos y la CPU y a la independencia que debe existir entre los periféricos y la CPU (por ejemplo, suelen tener relojes diferentes). 

Se define una transferencia elemental de información como la transmisión de una sola unidad de información (normalmente un byte) entre el procesador y el periférico o viceversa.

Para efectuar una transferencia elemental de información son precisas las siguientes funciones: 

Establecimiento de una comunicación física entre el procesador y el periférico para la transmisión de la unidad de información. 

Control de los periféricos, en que se incluyen operaciones como prueba y modificación del estado del periférico.

U4: 4.3 Estructura de Datos para manejar desde Dispositivos

¿Qué es una estructura?

Los sistemas operativos actuales son grandes y complejos, estos deben poseer una ingeniería correcta para su fácil actualización y para que puedan cumplir su función correctamente.

La estructura es generalmente modular, cada modulo cumple una función determinada e interactúa con los demás módulos.

Existen dos tipos de estructura:

1. Estructura simple.
2. Estructura por capas.

Estructura simple:

El sistema MS-DOS es, sin duda, el mejor sistema operativo para hablar de estructuras simples, otra estructura simple es la utilizada por la versión original de Unix, esta consiste de dos partes separadas, el kernel y los programas de sistemas.

El kernel fue posteriormente separado en manejadores (drivers) de dispositivos y una serie de intercaces.

El kernel provee el sistema de archivos, la programación de CPU, el administrador de memoria y otras funciones del sistema operativo que responden a las llamadas del sistema enunciadas anteriormente.

Estructura por capas:

La modularización de un sistema se puede presentar de varias formas, la mas utilizada es la de por capas, la cual consiste en dividir al sistema operativo en un número de capas.

La capa de menor nivel es el hardware y la de mayor nivel es la interfáz con el usuario.

U4: 4.2 Mecanismos y Funciones de los manejadores de Dispositivos de Drivers

Funciones generalmente realizadas por el software independiente del dispositivo:

1. Interfaz uniforme para los manejadores de dispositivos.
2. Nombres para los dispositivos.
3. Protección del dispositivo.
4. Proporcionar un tamaño de bloque independiente.
5. Uso de buffer.
6. Asignación de espacio en los dispositivos por bloque.
7. Asignación y liberación de los dispositivos exclusivos.
8. Informe de errores.

Las funciones básicas del software independiente del dispositivo son:

• Efectuar las funciones entrada/salida comunes a todos los dispositivos.
• Proporcionar una interfaz uniforme del software a nivel usuario.

U4: 4.1 Dispositivos y Manejadores de Dispositivos "Device Drivers"

El sistema de entrada y salida es la parte del S.O. encargada de la administración de los dispositivos de E/S.

Comprende tanto la transferencia entre diversos niveles de la memoria como la comunicación con los periféricos.

Dispositivos y manejadores de dispositivos: device drivers.

DISPOSITIVOS DE E/S

Todos los dispositivos de E/S se pueden agrupar en tres grandes grupos:

• Dispositivos de interfaz de usuario.

• Dispositivos de almacenamiento.

• Dispositivos de comunicaciones.

DISPOSITIVOS DE INTERFAZ DE USUARIO

• Se llama así a los dispositivos que permiten la comunicación entre los usuarios y la computadora. Dentro de este grupo se incluyen todos los dispositivos que sirven para proporcionar interfaz con el usuario, tanto para entrada (ratón, teclado, etc.) como para salida (impresoras, pantalla, etc.).

DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO

• Se usan para proporcionar almacenamiento no volátil de datos y memoria. Su función primordial es abastecer de datos y almacenamiento a los programas que se ejecutan en la CPU. 

DISPOSITIVOS DE COMUNICACIONES

• Permiten conectar a la computadora con otras computadoras a través de una red. Los dos tipos de dispositivos más importantes de esta clase son los módem, para comunicación vía red telefónica, y las tarjetas de interfaz a la red, para conectar la computadora a una red de área local.

U4. Administración de Entrada y Salida

El sistema de entrada y salida es la parte del S.O. encargada de la administración de los dispositivos de E/S.

Comprende tanto la transferencia entre diversos niveles de la memoria como la comunicación con los periféricos.

Este sistema proporciona un medio para tratar los archivos y dispositivos de manera uniforme, actuando como interfaz entre los usuarios y los dispositivos de e/s que pueden ser manipulados por órdenes de alto nivel.

El SO debe controlar el funcionamiento de todos los dispositivos de E/S para alcanzar los siguientes objetivos:

Facilitar el manejo de los dispositivos periféricos. Para ello debe ofrecer una interfaz entre los dispositivos y el resto del sistema que sea sencilla y fácil de utilizar.

Optimizar la E/S del sistema, proporcionando mecanismos de incremento de prestaciones donde sea necesario.

Proporcionar dispositivos virtuales que permitan conectar cualquier tipo de dispositivos físicos sin que sea necesario remodelar el sistema de E/S del SO

Permitir la conexión de dispositivos nuevos de E/S, solventando de forma automática  su instalación usando mecanismos del tipo plug & play.

U3: 3.4 Administración de Memoria Virtual

La clave del concepto de memoria (almacenamiento) virtual esta en la disociación:

·         De las direcciones a las que hace referencia un programa.

·         De las direcciones disponibles en la memoria real (almacenamiento primario).

Mientras el proceso se ejecuta con sus páginas actuales, el sistema carga las demás páginas que estarán disponibles cuando las requiera el proceso.

El S. O. intenta predecir las páginas que un proceso va a necesitar y a continuación precarga estas páginas cuando hay espacio disponible Mientras el proceso ejecuta sus páginas actuales, el sistema carga páginas nuevas que estarán disponibles cuando el proceso las pida, debido a ello, el tiempo de ejecución de un proceso se puede reducir.

Es un método mediante el cual, un sistema operativo simula tener másmemoria principal que la que existe físicamente. Para implementar la memoriavirtual se utiliza un medio de almacenamiento secundario de alta velocidad deacceso, generalmente en disco duro de la maquina. Un sistema de memoriavirtual se implementa utilizando paginación como método de administración dememoria básica y algún mecanismo de intercambio (para descargar paginas dela memoria principal hacia el disco duro y para cargar esas paginas de nuevo ala memoria).La memoria virtual es una técnica para proporcionar la simulación de unespacio de memoria mucho mayor que la memoria física de una maquina. 

Esta “ilusión” permite que los programas se hagan sin tener en cuenta el tamaño exacto de la memoria física. La ilusión de la memoria virtual esta soportada porel mecanismo de traducción de memoria, junto con una gran cantidad de almacenamiento rápido en disco duro.

Así en cualquier momento el espacio de direcciones virtual hace unseguimiento de tal forma que una pequeña parte de el, esta en memoria real yel resto almacenado en el disco, y puede ser referenciado fácilmente.

ESTRATEGIAS DE COLOCACIÓN EN ALMACENAMIENTO

Estrategias del mejor ajuste:

Un trabajo que entre en el sistema se colocaráen el espacio vació del almacenamiento principal en el que quepa mejor y quedeje la menor cantidad posible de espacio sin utilizar.

Estrategias del primer ajuste:

Un trabajo que entre en el sistema se colocaraen el almacenamiento principal en el primer vació disponibles lo bastantegrande para contenerlo.

Estrategias del peor ajuste:

Consiste en colocar un programa en el almacenamiento primario en el espacio vació donde peor se ajusta es decir en el espacio más grande posible.

U3: 3.3 Organización de Memoria Virtual

La memoria virtual es una técnica para proporcionar la simulación de un espacio de memoria mucho mayor que la memoria física de una maquina. Esta ilusión permite que los programas se hagan sin tener en cuenta el tamaño exacto de la memoria física.

La memoria virtual ha llegado a ser un componente esencial de la mayoría de los S.O actuales. Y como en un instante dado, en la memoria solo se tienen unos pocos fragmentos de un proceso dado, se pueden mantener más procesos en la memoria.

La memoria virtual también simplifica la carga del programa para su ejecución llamado reubicación, este procedimiento permite que el mismo programa se ejecute en cualquier posición de la memoria física. 

Evaluación de las Organizaciones de Almacenamiento

Almacenamiento virtual "significa la capacidad de direccional un espacio de almacenamiento mucho mayor que el disponible en el almacenamiento primario de determinado sistema de computación”.

Esta tecnología apareció en 1960 en la Universidad de Manchester (Inglaterra), en el sistema “Atlas”.

Los métodos más comunes de implementación son mediante:

    Técnicas de “paginación”.

    Técnicas de “segmentación”.

    Una combinación de ambas técnicas.

Las direcciones generadas por los programas en su ejecución no son, necesariamente, aquellas contenidas en el almacenamiento primario (memoria real), ya que las direcciones virtuales suelen seleccionarse dentro de un numero mucho mayor de direcciones que las disponibles dentro del almacenamiento primario.

La evolución en las organizaciones de almacenamiento puede resumirse como sigue:

    Real:

Sistemas dedicados a un solo usuario.

Real:

Sistemas de multiprogramación en memoria real:

Multiprogramación en partición fija:

Absoluta.

Relocalizable (reubicadle).

Multiprogramación en partición variable.

    Virtual:

Multiprogramación en almacenamiento virtual:

Paginación pura.

Segmentación pura.

Combinación paginación / segmentación.

3.3.2 Paginación

¿Qué es la paginación? 

El termino memoria virtual se asocia normalmente con sistemas que emplean paginación, aunque también se puede usar memoria virtual basada en la segmentación. El uso de la paginación en la memoria virtual fue presentado por primera vez en el computador Atlas.

Cada proceso tiene su propia tabla de paginas y cuando carga todas sus paginas en la o memoria principal. Puesto que solo algunas de las páginas de un proceso pueden estar en la memoria principal, se necesita un bit en cada entrada de la tabla para indicar si la pagina perteneciente esta presente en la memoria principal o no. Si el bit indica que la pagina esta en la memoria, la entrada incluye también el número de marco para esa pagina.

Otro bit de control necesario en la entrada de la tabla de páginas es el bit de modificación (M), para indicar si el contenido de la página correspondiente se ha alterado desde que la página se cargo en la memoria principal. Si no ha habido cambios, no es necesario escribir la página cuando sea sustituida en el marco que ocupa actualmente.

Estructura de la tabla de páginas

El mecanismo básico de lectura de una palabra de la memoria supone la traducción por medio de la tabla de páginas de una dirección virtual o lógica (ver figura 3.3.2.1 y 3.3.2.2), formada por un número de página y un desplazamiento, a una dirección física que esta formada por un número de marco y un desplazamiento.

Con la memoria virtual, la CPU produce direcciones virtuales que son traducidas por una combinación de hardware y software a direcciones físicas, pues pueden ser utilizadas para acceder a memoria principal. Este proceso se denomina correspondencia de memoria o traducción de direcciones. Actualmente los dos niveles de la jerarquía de memoria controlados por la memoria virtual son las DRAM y los Discos magnéticos.

Puesto que la tabla de páginas es de longitud variable, en función del tamaño del proceso, no es posible suponer que quepa en los registros.

3.3.4 Sistema de paginación / segmentación

La paginación y la segmentación puras son métodos de manejo de memoria bastante efectivos, aunque la mayoría de los sistemas operativos modernos implantan esquemas combinados, es decir, combinan la paginación y la segmentación.

La idea de combinar estos esquemas se debe a que de esta forma se aprovechan los conceptos de la división lógica de los programas (segmentos) con la granularidad de las páginas. De esta forma, un proceso estará repartido en la memoria real en pequeñas unidades (paginas) cuya liga son los segmentos. También es factible así el compartir segmentos a medida que las partes necesitadas de los mismos se van reverenciando (paginas).    

Para comprender este esquema, nuevamente se vera como se traduce una dirección virtual en una localidad de memoria real. Para la paginación y segmentación puras se puede decir que el direccionamiento es `bidimensional' porque se necesitan dos valores para hallar la dirección real.

Para el caso combinado, se puede decir que se tiene un direccionamiento `tridimensional'.      

El sistema debe contar con una tabla de procesos (TP) (Ver figura 3.3.4.1). Por cada renglón de esa tabla se tiene un número de proceso y una dirección a una tabla de segmentos. Es decir, cada proceso tiene una tabla de segmentos. Cuando un proceso hace alguna referencia a memoria, se consulta TP para encontrar la tabla de segmentos de ese proceso. En cada tabla de segmentos de proceso (TSP) se tienen los números de los segmentos que componen a ese proceso.

Por cada segmento se tiene una dirección a una tabla de páginas. Cada tabla de páginas tiene las direcciones de las páginas que componen a un solo segmento. Por ejemplo, el segmento `A' puede estar formado por las paginas reales `a','b','c','p' y `x'. El segmento `B' puede estar compuesto de las paginas `f','g','j','w' y `z'.      Otro aspecto importante es la estrategia para cargar páginas (o segmentos) a la memoria RAM.

Se usan más comúnmente dos estrategias: cargado de páginas por demanda y cargado de páginas anticipada. La estrategia de cargado por demanda consiste en que las páginas solamente son llevadas a RAM si fueron solicitadas, es decir, si se hizo referencia a una dirección que cae dentro de ellas.

La carga anticipada consiste en tratar de adivinar que paginas serán solicitadas en el futuro inmediato y cargarlas de antemano, para que cuando se pidan ya no ocurran fallos de pagina.

Ese `adivinar' puede ser que se aproveche el fenómeno de localidad y que las paginas que se cargan por anticipado sean aquellas que contienen direcciones contiguas a la dirección que se acaba de refenciar. De hecho, el sistema operativo VMS usa un esquema combinado para cargar páginas: cuando se hace referencia a una dirección cuya página no esta en RAM, se provoca un fallo de página y se carga esa página junto con algunas páginas adyacentes. En este caso la página solicitada se cargo por demanda y las adyacentes se cargaron por anticipación.

U3: 3.2 Memoria Real

Es en donde son ejecutados los programas y procesos de una computadora y es el espacio real que existe en memoria para que se ejecuten los procesos. Por lo general esta memoria es de mayor costo que la memoria secundaria, pero el acceso a la información conetenida en ella es de más rápido acceso.

Sólo la memoria caché es más rapida que la principal, pero su costo es a su vez mayor. Cuando no existe memoria vitual no hay diferenciación entre el espacio de direcciones y la memoria real; el espacio de direcciones que puede ser usado en los programas tiene el mismo tamaño al espacio de la memoria real posible.

Si se utiliza memoria virtual, el espacio de direcciones posibles para los programas es aquel determinado por el tamaño de la memoria virtual implementada y no el espacio de direcciones provisto por la memoria real disponible.

La organización y administración de la memoria real de un sistema ha sido y es uno de los factores mas importantes en el diseño de los sistemas operativos.

U3: 3.1 Política y Filosofía

Filosofía:

  

La memoria principal puede ser considerada como un arreglo lineal de localidades de almacenamiento de un byte de tamano. Cada localidad de almacenamiento tiene asignada una direccion que la identifica. 

La filosofía del administrador de memoria consiste en optimizar el uso de este recurso, ya que la memoria es uno de los componentes críticos de todo sistema de cómputo.

POLITICA 

FIFO: Los procesos se despachan de acuerdo a su tiempo de llega a la cola de procesos listos, si un proceso llega al procesador sale hasta que termine. La politica FIFO actualmente no se usa como el esquema principal de un sistema, pero si por ejemplo cuando se usa una politica de prioridades y hay procesos con la misma prioridad, a estos se les podria aplicar FIFO. 

Round Robin: Los procesos se despachan en la forma que lo hace el FIFO, pero se les asigna una cantidad limitada de tiempo (CUANTUM) en el procesador, si no termina en ese lapso se manda al final de la lista de procesos listos.

 SJF (Shortest job first - Prioridad del trabajo mas corto): Se ejecuta primero el proceso en espera que tiene el menor tiempo estimado. SJF favorece a los procesos cortos, ya que los largos podrian llegar a rezagarse mucho tiempo e incluso nunca ejecutarse.

 SRT (Sortest remaining time scheduling ? Tiempo restante mas corto. En SJF una vez que un proceso comienza su ejecucion continua hasta terminar. En SRT, un proceso en ejecucion puede ser desposeido por uno nuevo de menor tiempo de ejecucion.

 HRN: (highest response ratio next ? Prioridad de la tasa de respuesta mas alta): Politica no apropiativa que corrige el retraso excesivo de procesos grandes que produce el SJF, para asi no caer en un favoritismo excesivo por los procesos cortos, lo logra usando una formula basada en el tiempo de espera y el tiempo de servicio, con lo cual la prioridad de cada trabajo no solo esta en funcion del tiempo de servicio sino tambien del tiempo que ha esperado para ser atendido.

U3. Administración de Memoria

U2: 2.6 Técnicas de Administración de Planificar

Planificación Round-Robin:

En este tipo de planificación cada proceso tiene asignado un quantum de tiempo para ejecutarse y en el caso de que no pueda terminar la ejecución en su quantum el proceso pasa de nuevo a la cola de procesos para ser ejecutado por otro quantum luego de recorrer la cola para asegurarse que todos los procesos reciban ese quantum de procesamiento.

Planificación por Prioridad:

En la planificación Round-Robin todos los procesos son tratados con la misma prioridad. Para el caso de este tipo de planificación a cada proceso se le asigna una prioridad y los mismos son ejecutados.

Colas Múltiples:

Las colas múltiples están basadas en una pila que sirve como índice de una lista de procesos que se tienen que ejecutar.

Planificación Garantizada:

En este modelo de planificación se tiene en cuenta la cantidad de usuarios en el sistema y se le asigna a cada uno el tiempo de ejecución de 1/n (siendo n la cantidad total de usuarios) de esa forma el planificador tiene que llevar cuenta del tiempo de ejecución de los procesos y balancear el tiempo que están utilizando el procesador para cumplir con la ecuación previa.

U2: 2.5 Niveles Objetivos y Criterios de Planificación

Planificación de alto nivel: 

Se encarga de llevar procesos de disco a memoria y viceversa. Seleccionando los trabajos que deben admitirse en el sistema.

Planificación de nivel intermedio: 

En algunos casos, en especial cuando el sistema está sobrecargado, el planificador de nivel medio encuentra ventajoso retirar trabajos activos de la memoria para reducir el grado de multiprogramación, y por lo tanto, permitir que los trabajos se completen mas aprisa.

Planificación de bajo nivel: 

Se encarga de pasar de un proceso a otro en memoria principal. Determinando a cuál proceso listo se le asignará el CPU cuando éste se encuentra disponible. O Determina a qué proceso listo se le asigna la CPU cuando esta queda disponible y asigna la CPU al mismo, es decir que “despacha” la CPU al proceso.

Objetivos de la Planificación:

Justicia: 

La planificación debe ser lo mas justa posible con todos los procesos, sin favorecer a unos y perjudicar a otros.

Máxima capacidad de ejecución: 

Debe dar un servicio eficiente para que todos los trabajos se realicen lo mas rápidamente posible. Esto se puede lograr disminuyendo el numero de cambios de proceso.

Máximo número de usuarios interactivos: 

En los sistemas de tiempo compartido se tratara de que puedan estar trabajando el mayor numero de usuarios al mismo tiempo.

Productividad:

La planificación debe realizarse de tal forma que en todo momento pueda saberse como será su ejecución.

Minimización de la sobrecarga: 

La computadora debe tener poca sobrecarga ya que esta afecta directamente al rendimiento final del sistema: a menor sobrecarga mayor velocidad de proceso. 

Equilibrio en el uso de recursos: 

Para obtener un mayor rendimiento en el uso de los recursos y que estos estén ocupados equitativamente el mayor tiempo posible.

Seguridad de las prioridades: 

Si un proceso tiene mayor prioridad que otro, este debe ejecutarse mas rápidamente.

Evitar la postergación indefinida: 

Esto se logra aumentando la prioridad de un proceso mientras espere por un recurso. La prioridad llegara a ser tan alta que al proceso le será asignado el recurso que pidió. 

Criterios de la Planificación:

Tiempo de respuesta: 

Velocidad con que la computadora responde a una petición, depende mucho de la velocidad de los dispositivos E/S.

Tiempo de servicio: 

Tiempo que tarda en ejecutarse un proceso, desde su carga en memoria, espera en la lista de listos, ejecución en CPU y operaciones E/S.

Tiempo de ejecución: 

Tiempo de servicio menos la espera en la lista de listos, o sea, el tiempo teórico que necesitaría el proceso para ejecutarse si fuera el único.

Tiempo de CPU: 

Tiempo que un proceso usa el CPU sin contar el tiempo de bloqueado.

Tiempo de espera: 

Tiempo en que el proceso está activo pero sin ser ejecutado (listas)

Eficiencia:

Que el CPU siempre esté ocupado para lograr un buen rendimiento.

Rendimiento: 

Número de procesos realizados por unidad de tiempo, mientras mayor, mejor.