La gestión de memoria es una de las funciones más críticas de un sistema operativo. Se encarga de administrar la memoria principal del sistema, asignando y liberando espacio de manera eficiente para los procesos en ejecución. En esta sección, exploraremos los conceptos fundamentales, técnicas y mecanismos utilizados en la gestión de memoria.

• Definición: La memoria principal, también conocida como RAM (Random Access Memory), es el área de almacenamiento temporal donde se cargan los programas y datos que están siendo utilizados por el procesador.
• Características:
  • Volátil: Los datos se pierden cuando se apaga el sistema.
  • Rápida: Permite acceso rápido a los datos en comparación con el almacenamiento secundario.

• Definición: Conjunto de direcciones que un proceso puede utilizar para acceder a la memoria.
• Tipos:
  • Espacio de Direccionamiento Físico: Direcciones reales en la memoria RAM.
  • Espacio de Direccionamiento Lógico: Direcciones generadas por el programa, que son traducidas a direcciones físicas por el sistema operativo.

• Particionamiento Fijo:

  • La memoria se divide en particiones de tamaño fijo.
  • Cada partición puede contener un proceso.
  • Ventajas: Sencillo de implementar.
  • Desventajas: Puede llevar a fragmentación interna (espacio desperdiciado dentro de las particiones).

• Particionamiento Dinámico:

  • La memoria se divide en particiones de tamaño variable según las necesidades de los procesos.
  • Ventajas: Reduce la fragmentación interna.
  • Desventajas: Puede llevar a fragmentación externa (espacio libre disperso).

• Definición: Técnica que divide la memoria física y el espacio de direccionamiento lógico en bloques de tamaño fijo llamados páginas y marcos, respectivamente.
• Funcionamiento:
  • El espacio de direccionamiento lógico se divide en páginas.
  • La memoria física se divide en marcos.
  • Las páginas se asignan a marcos disponibles.
• Ventajas: Elimina la fragmentación externa y simplifica la gestión de memoria.
• Desventajas: Puede introducir fragmentación interna si las páginas no se utilizan completamente.

• Definición: Técnica que divide el espacio de direccionamiento lógico en segmentos de tamaño variable según la estructura lógica del programa (por ejemplo, código, datos, pila).
• Funcionamiento:
  • Cada segmento tiene una base y un límite.
  • Las direcciones lógicas consisten en un número de segmento y un desplazamiento.
• Ventajas: Facilita la protección y compartición de memoria.
• Desventajas: Puede llevar a fragmentación externa.

• Definición: Combina paginación y segmentación para aprovechar las ventajas de ambas técnicas.
• Funcionamiento:
  • El espacio de direccionamiento lógico se divide en segmentos.
  • Cada segmento se divide en páginas.
  • Las páginas se asignan a marcos disponibles en la memoria física.

Supongamos que tenemos un espacio de direccionamiento lógico de 16 KB dividido en páginas de 1 KB y una memoria física de 32 KB dividida en marcos de 1 KB.

Para traducir una dirección lógica a una dirección física:

1. Dividimos la dirección lógica en número de página y desplazamiento.
2. Usamos la tabla de páginas para encontrar el marco correspondiente.
3. Combinamos el número de marco con el desplazamiento para obtener la dirección física.

Ejemplo:

• Dirección lógica: 2050 (en decimal)
• Tamaño de página: 1024 bytes (1 KB)

1. Número de página = 2050 / 1024 = 2
2. Desplazamiento = 2050 % 1024 = 2
3. Marco correspondiente (según la tabla de páginas) = 1
4. Dirección física = (1 * 1024) + 2 = 1026

Dado un sistema con 4 particiones de 4 KB cada una y los siguientes procesos con sus tamaños: P1 (2 KB), P2 (5 KB), P3 (3 KB), P4 (6 KB). Asigna los procesos a las particiones y calcula la fragmentación interna.

Dado un espacio de direccionamiento lógico de 8 KB dividido en páginas de 1 KB y una memoria física de 16 KB dividida en marcos de 1 KB, completa la siguiente tabla de páginas y traduce la dirección lógica 3072 a una dirección física.

Solución Ejercicio 1

• P1 (2 KB) -> Partición 1 (4 KB) -> Fragmentación interna: 2 KB
• P2 (5 KB) -> No cabe en ninguna partición
• P3 (3 KB) -> Partición 2 (4 KB) -> Fragmentación interna: 1 KB
• P4 (6 KB) -> No cabe en ninguna partición
• Fragmentación interna total: 2 KB + 1 KB = 3 KB

Solución Ejercicio 2

• Dirección lógica: 3072
• Tamaño de página: 1024 bytes (1 KB)

1. Número de página = 3072 / 1024 = 3
2. Desplazamiento = 3072 % 1024 = 0
3. Marco correspondiente (según la tabla de páginas) = 1
4. Dirección física = (1 * 1024) + 0 = 1024

La gestión de memoria es esencial para el funcionamiento eficiente de un sistema operativo. A través de técnicas como el particionamiento, la paginación y la segmentación, el sistema operativo puede asignar y liberar memoria de manera efectiva, minimizando la fragmentación y optimizando el uso de los recursos. En el próximo módulo, exploraremos la gestión de almacenamiento, que complementa la gestión de memoria al manejar el almacenamiento secundario.