Administracion de la memoria

La parte del sistema operativo que administra la memoria se llama administrador de la memoria. Para ello existen diferentes esquemas de administración de memoria desde los mas simples hasta los mas elaborados entre los cuales se ubican:
· Administración de la memoria sin intercambio o paginación.
Los sistemas de administración de memoria se pueden clasificar en dos tipos. Los que desplazan los procesos de la memoria principal al disco y viceversa durante la ejecución (intercambio y paginación) y aquellos que no.
· Monopogramación sin intercambio o paginación.
Es en forma secuencial pues solo se tiene un objeto en memoria en cada instante, el usuario carga toda la memoria con un programa, esto implica que cada proceso debe contener controladores de dispositivo para cada uno de los dispositivos E/S que utilice.
· Multiprogramación y uso de la memoria.
La multiprogramación facilita la programación de una aplicación al dividirla en dos o mas procesos. La mayoría de los procesos tardan cierto tiempo en la espera de datos de dispositivos E/S. Un modelo para el uso y aprovechamiento de la CPU es el modelo probabilístico dado por la fórmula :
Uso de la CPU = 1 − pn
· Multiprogramación con particiones fijas
El objetivo en todo esto es tener mas de un proceso en memoria a la vez, solución posible sería dividir la memoria en n partes al inicio de una sesión de uso de la máquina, pero aún así se obtiene el desperdicio de particiones grandes con una tarea pequeña, la respuesta puede ser tener particiones pequeñas también. Las tareas que van llegando se forman hasta que una partición adecuada está disponible, en cuyo momento la tarea se carga en esa partición y se ejecuta hasta terminar.
· Intercambio
En un sistema por lotes la organización de la memoria en particiones fijas es adecuado pero en un ambiente multiusuario la situación es distinta con el tiempo compartido, ya que existen mas usuarios de los que puede albergar la memoria, por lo que es conveniente albergar el exceso de los procesos en disco, por supuesto para ser ejecutados estos procesos deben ser trasladados a la memoria principal. Al traslado de procesos de disco a memoria y viceversa se le llama intercambio.
· Multiprogramación con particiones variables.
Mediante un algoritmo de administración de memoria las particiones variables varían de forma dinámica durante el uso de la máquina, evitando desperdicio de memoria. Otros métodos de administración de memoria que tenemos son:

La administración de memoria con mapa de bits
la memoria se divide en unidades de asignación, a cada asignación le corresponden un bit en el mapa de bits, un mapa de bits es una forma sencilla para llevar un registro de las palabras de la memoria en una cantidad fija de memoria.
La administración de memoria con listas ligadas
otra forma de mantener un registro en memoria es mediante una lista ligada donde cada entrada de la lista específica un hueco o un proceso.
La administración de memoria con el sistema de los asociados
basado en el sistema binario o utiliza para las direcciones.
· Memoria Virtual
El método diseñado por Fotheringham en 1961 se conoce como Memoria Virtual, la idea es que el tamaño combinado de la pila, programa y datos puede exceder la memoria física disponible para ello. El S.O. mantiene en memoria aquellas partes del programa que se deben permanecer en memoria y el resto lo deja en disco, las partes entre el disco y la memoria se intercambian de modo que se vayan necesitando.

· Paginación
El espacio de direcciones de cada proceso se divide en bloques de tamaño uniforme llamados páginas, los cuales se pueden colocar dentro de cualquier para página marco disponible en memoria. Cuando las tablas de páginas son muy grandes se puede utilizar un esquema de paginación de varios niveles para que las páginas se paginen a sí mismas.

Memoria asociativa
En los algoritmos de paginación las tablas de páginas se mantienen en la memoria debido a su gran tamaño, en potencia este diseño tiene un efecto enorme en el rendimiento.

Manejo de Memoria

Todas las variables, arreglos y objetos en general tienen una duración determinada durante el transcurso de un programa, esto quiere decir que son creados y destruidos de acuerdo a la ejecución del programa.

Existen 3 formas de utilizar la memoria para almacenar valores.

1.-Memoria Estática
Se utiliza para las variables globales y las declaradas como estáticas, tales objetos tienen asignada la misma dirección de memoria desde el comienzo hasta el final del programa.

* variables globales * variables static

2.-Memoria Automática
Es la utilizada por los argumentos y las variables locales en una función o procedimiento, cada ejecución de este crea tales objetos y son destruidos al salir de ellos.

* argumentos *variables locales

3.-Memoria Dinámica
Es también llamado almacenamiento libre y en estos caso el programador solicita memoria para almacenar un objeto y es el responsable de liberar tal memoria para que pueda ser reutilizada por otros objetos. La operación de reservar y liberar memoria para variables globales estáticas o globales son realizadas de modo implícito por el programa, la única que realiza el programador directamente es la de reservar memoria de forma dinámica.

Manejo de memoria estática: Es la memoria que se reserva en el momento de la compilación antes de comenzar a ejecutarse el programa. Los objetos mantienen la misma localización en memoria durante todo el transcurso del programa. Los objetos administrados de este modo son variables globales, variables static de funciones y miembros static de clases y literales de cualquier tipo. El problema con la memoria estática de memoria es que siempre se reserva antes de conocer los datos concretos del problema y esto origina reservar siempre un máximo de memoria que en la mayoría de las veces no se va a necesitar.

Manejo de memoria dinámica: La reserva de memoria dinámica se hace en tiempo de ejecución después de leer los datos y de conocer el tamaño exacto del problema. Como consecuencia se adapta mucho mejor a las necesidades en cada caso. El sitio donde se almacenan los objetos se denominan en ingles heap o free store traducido como montículo o memoria libre, y el sitio preciso donde se encuentre depende del compilador y el tipo de puntero utilizado. La creación y destrucción de los objetos esta en manos del programador a través de los operadores new y delete. En C# las variables que se declaran son punteros y se pasan eficientemente con referencia, tampoco es necesario considerar la liberación de la memoria puesto que framework se encarga de liberar todas las referencias que no se estén utilizando y compactar la memoria para mejorar el rendimiento.

Ventajas de utilizar memoria dinámica vs memoria estática: La memoria dinámica sirve para que los programadores se adapten siempre al tamaño del problema que tienen que resolver sin desperdiciar recursos de memoria y esto se traduce en una mayor eficiencia en la ejecución de los programas, las ventajas de utilizar memoria dinámica se valoran mejor en comparación con la utilización de la reserva de la memoria estática, como se muestra en el siguiente cuadro.