Post on 09-Nov-2018
Arq
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ura
de
Sis
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as O
per
acio
nais
– M
achad
o/M
aia
10/1
Arquitetura de Sistemas Arquitetura de Sistemas OperacionaisOperacionais
Francis Berenger MachadoFrancis Berenger MachadoLuiz Paulo MaiaLuiz Paulo Maia
Capítulo 10Capítulo 10Gerência de Memória VirtualGerência de Memória Virtual
Arq
uitet
ura
de
Sis
tem
as O
per
acio
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– M
achad
o/M
aia
10/2
Espaço de Endereçamento Virtual
E n d e r e ç o F í s i c o
5 0 0
5 0 1
5 0 2
5 0 3
5 0 4
.
.
.
5 9 9
V E T [ 1 ]
V E T [ 2 ]
V E T [ 3 ]
V E T [ 4 ]
V E T [ 5 ]
.
.
.
.
.
.
V E T [ 1 0 0 ]
• Vetor de 100 posições
Arq
uitet
ura
de
Sis
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per
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aia
10/3Arq
uite
tura
de
Sis
tem
as O
pera
cion
ais
– M
acha
do/M
aia
Espaço de Endereçamento Virtual
• Espaço de endereçamento virtual e real Es
pa
ço d
e e
nd
ere
çam
en
to v
irtu
al
Esp
aço
de
en
de
reça
men
to r
eal
E n d e r e ç o v i r t u a l 0
E n d e r e ç o v i r t u a l 1
E n d e r e ç o v i r t u a l 2
E n d e r e ç o v i r t u a l 3
E n d e r e ç o v i r t u a l 4
E n d e r e ç o v i r t u a l 5
.
.
.
E n d e r e ç o v i r t u a l V
E n d e r e ç o r e a l 0
E n d e r e ç o r e a l 1
E n d e r e ç o r e a l 2
E n d e r e ç o r e a l 3
.
.
.
E n d e r e ç o r e a l R
Arq
uitet
ura
de
Sis
tem
as O
per
acio
nais
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o/M
aia
10/4Arq
uite
tura
de
Sis
tem
as O
pera
cion
ais
– M
acha
do/M
aia
Espaço de Endereçamento Virtual
• Espaço de endereçamento virtual
M e m ó r i a V i r t u a l
.
.
.
.
M e m ó r i a P r i n c i p a l
M e m ó r i a S e c u n d á r i a
.
.
.
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Mapeamento
• Mapeamento
M e m ó r i a V i r t u a l
M e m ó r i a P r i n c i p a l
M a p e a m e n t o
.
.
.
.
.
.
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Mapeamento
• Tabela de mapeamento
P r o c e s s o A
E s p a ç o d ee n d e r e ç a m e n t o
v i r t u a l d e A
E n d e r e ç o v i r t u a l 1
.
.
.
T a b e l a d em a p e a m e n t o
d e A
E s p a ç o d ee n d e r e ç a m e n t o
v i r t u a l d e B
E n d e r e ç o v i r t u a l 1
.
.
.
T a b e l a d em a p e a m e n t o
d e B
P r o c e s s o B
M e m ó r i a P r i n c i p a l
Arq
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acio
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Memória Virtual por Paginação
• Tabela de páginas
M e m ó r i a V i r t u a l
.
.
.
.
P á g i n a v i r t u a l 0
P á g i n a v i r t u a l 1
P á g i n a v i r t u a l 2
P á g i n a v i r t u a l V
T a b e l a d ep á g i n a s
E T P
M e m ó r i a P r i n c i p a l
M e m ó r i a S e c u n d á r i a
.
.
.
P á g i n a r e a l 0
P á g i n a r e a l 1
P á g i n a r e a l R
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Memória Virtual por Paginação
• Tradução do endereço virtual P á g i n a v i r t u a l
D e s l o c a m e n t o
E n d e r e ç o v i r t u a l
D e s l o c .N P V
E n d . d o f r a m e
E T P
T a b e l a d e p á g i n a s
E n d . d o f r a m e D e s l o c .
F r a m e
D e s l o c a m e n t o
E n d e r e ç o f í s i c o
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acio
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– M
achad
o/M
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Memória Virtual por Paginação
• Mecanismo de tradução
E n d e r e ç o v i r t u a l
T a b e l a d e p á g i n a s
B i t d e v a l i d a d e
0
M e m ó r i a P r i n c i p a l
M e m ó r i a s e c u n d á r i a
T a b e l a d e p á g i n a s
B i t d e v a l i d a d e
1
M e m ó r i a P r i n c i p a l
M e m ó r i a s e c u n d á r i a
P a g e i n
Arq
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Sis
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per
acio
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– M
achad
o/M
aia
10/10
Políticas de Substituição de Páginas
• Substituição de páginas
M e m ó r i a P r i n c i p a l
A r q u i v o d ep a g i n a ç ã o
Arq
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Sis
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per
acio
nais
– M
achad
o/M
aia
10/11
Working Set
• Conceito de localidade
P á g i n a 0
P á g i n a 1
P á g i n a 2
P á g i n a 3
P á g i n a 4
I n i c i a l i z a ç ã o
W H I L E ( ) D O B E G I N
E N D ;
I m p r i m e r e s u l t a d o s
Arq
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acio
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– M
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o/M
aia
10/12
Working Set
• Modelo de working set
t e m p o
P 2 P 3 P 2 P 8
t 1 t 2
J a n e l a d o w o r k i n g s e t ( t )
W ( t , t )2
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acio
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– M
achad
o/M
aia
10/13
Working Set
• Tamanho do working set
t e m p o
P 2 P 3 P 4 P 5 P 2 P 5 P 5 P 5 P 5 P 6
t 1 t 2 t 3
t a t b
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acio
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o/M
aia
10/14
Working Set
• Taxa de page fault x limite de páginas reais
L i m i t e d e p á g i n a s r e a i s
Taxa
de
pa
ge
fa
ult
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acio
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o/M
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10/15
Algoritmos de Substituição de Páginas
• FIFO
P á g i n am a i s a n t i g a
P á g i n am a i s r e c e n t e
s a í d a e n t r a d a
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acio
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o/M
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10/16
Algoritmos de Substituição de Páginas
• FIFO com Buffer de Páginas
i n í c i o fi m
i n í c i ofi m
( a ) ( c )( b )
L i s t a d e p á g i n a s l i v r e s
L i s t a d e p á g i n a s a l o c a d a s
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acio
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o/M
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Algoritmos de Substituição de Páginas
• FIFO Circular (Clock)
P 1
P 2
P 3
P 4P 5
P n
B R = 1
B R = 1
B R = 0
p á g i n am a i s
a n t i g a
( a )
P 1
P 2
P 3
P 4P 5
P n
B R = 0
B R = 0
B R = 0
p á g i n as e l e c i o n a d a
( b )
Arq
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per
acio
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– M
achad
o/M
aia
10/18
Tamanho de Página
• Fragmentação interna
P á g i n a 0
P á g i n a 1
P á g i n a 2
P á g i n a 3
P á g i n a 4
P R O G R A M F r a g ;V A R
P R O C E D U R E A ;
E N D ;
B E G I N
E N D .
F r a g m e n t a ç ã o
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o/M
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10/19
Paginação em Múltiplos Níveis
• Paginação em um nível
0
1
2
( 2 - 1 )2 0
T a b e l a d e p á g i n a s
D e s l o c .N P V
1 2 b i t s2 0 b i t s
E n d e r e ç o V i r t u a l
3 2 b i t s
4 M b
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– M
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o/M
aia
10/20
Paginação em Múltiplos Níveis
• Endereço virtual em dois níveis
T a b e l a d i r e t ó r i o
D e s l o c .1 2 b i t s
N P V 11 0 b i t s
E n d e r e ç o V i r t u a l
N P V 21 0 b i t s
T a b e l a d e p á g i n a s
f r a m e
Arq
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achad
o/M
aia
10/21
Paginação em Múltiplos Níveis
• Paginação em dois níveis
M e m ó r i a P r i n c i p a l
1 0 2 3
T a b e l a d i r e t ó r i o
0
1
2
3
0
1
2
1 0 2 3
T a b e l a d e p á g i n a s 1
3
0
1
2
1 0 2 3
T a b e l a d e p á g i n a s 0
3
0
1
2
1 0 2 3
T a b e l a d e p á g i n a s 1 0 2 3
3
f r a m e 1 0 0
f r a m e 2 0 0 0
f r a m e 4 0 0 0
f r a m e 3 0 0 1 0 0
4 0 0 0
2 0 0 0
3 0 0
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Sis
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acio
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achad
o/M
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10/22
Translation Lookaside Buffer
• Translation lookaside buffer (TLB)
M e m ó r i a p r i n c i p a l
D e s l o c .N P V
E n d e r e ç o V i r t u a l
T r a n s l a t i o n L o o k a s i d e B u ff e r ( T L B )
B V T a g E n d . F í s i c o
0
1
0
1
0
1
T a b e l a d e m a p e a m e n t o
B V E n d . F í s i c o
1
1
1
0
1
0
1
M e m ó r i a s e c u n d á r i a
Arq
uitet
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acio
nais
– M
achad
o/M
aia
10/23
Proteção de Memória
• Proteção para páginas
L GE n d e r e ç o d a
p á g i n a / s e g m e n t o
B i t s d e p r o t e ç ã o
Arq
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o/M
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10/24
Proteção de Memória
• Mecanismo de proteção
D e s c r i ç ã o
S e m a c e s s oA c e s s o d e l e i t u r a
A c e s s o p a r a l e i t u r a / g r a v a ç ã o
L G
0 01 01 1
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o/M
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10/25
Compartilhamento de Memória
• Compartilhamento de memória
P r o c e s s o A
E s p a ç o d ee n d e r e ç a m e n t o
v i r t u a l d e A
E n d e r e ç o v i r t u a l 1
.
.
.
T a b e l a d em a p e a m e n t o
d e A
E s p a ç o d ee n d e r e ç a m e n t o
v i r t u a l d e B
E n d e r e ç o v i r t u a l 1
.
.
.
T a b e l a d em a p e a m e n t o
d e B
P r o c e s s o B
M e m ó r i a P r i n c i p a l
P á g i n a
Arq
uitet
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achad
o/M
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10/26
Memória Virtual por Segmentação
• Segmentação
P R O G R A M S e g m e n t o ;
V A R A : A R R A Y . . . C : . . .
P R O C E D U R E X ;
E N D ;
F U N C T I O N Y ;
E N D ;
B E G I N
E N D .
P r o c e d i m e n t o X
P r o g r a m a P r i n c i p a l
F u n ç ã o Y
A r r a y A
V a r i á v e l C
.
.
.
Arq
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o/M
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10/27
Memória Virtual por Segmentação
• Tradução do endereço virtual D e s l o c a m e n t o
E n d e r e ç o v i r t u a l
D e s l o c .
E n d . d o s e g m e n t o
E T S
T a b e l a d e s e g m e n t o s
D e s l o c .
S e g m e n t o n am e m ó r i a p r i n c i p a l
D e s l o c a m e n t o
E n d e r e ç o f í s i c o
S e g m e n t o v i r t u a l
Arq
uitet
ura
de
Sis
tem
as O
per
acio
nais
– M
achad
o/M
aia
10/28
Memória Virtual por Segmentação com Paginação
• Segmentação com paginação
E n d e r e ç o d o f r a m e D e s l o c a m e n t o
D e s l o c a m e n t oN u m .
s e g m e n t oN u m .
p á g i n a
E n d e r e ç o v i r t u a l
S e g m e n t o v i r t u a l
E n d . d a t a b e l a d e p á g i n a s
E T S
T a b e l a d e s e g m e n t o s
E n d e r e ç o d o f r a m e
E T P
T a b e l a d e p á g i n a s
E n d e r e ç o f í s i c o
Arq
uitet
ura
de
Sis
tem
as O
per
acio
nais
– M
achad
o/M
aia
10/29
Swapping em Memória Virtual
• Swapping em memória virtual M e m ó r i a P r i n c i p a l
P r o c e s s o A
P r o c e s s o B
P r o c e s s o E
P r o c e s s o D
P r o c e s s o CP r o c e s s o F
M e m ó r i a P r i n c i p a l
P r o c e s s o A
P r o c e s s o F
P r o c e s s o B
P r o c e s s o D
P r o c e s s o CA r q u i v o d e
s w a p p i n g
P r o c e s s o B