PAGINACIÓN -- XAVIER ACOSTA Ch.

Es una técnica de manejo de memoria, en la cual el espacio de memoria se divide en secciones físicas de igual tamaño, denominadas marcos de página. Los programas se dividen en unidades lógicas, denominadas páginas, que tienen el mismo tamaño que los marcos de páginas. De esta forma, se puede cargar una página de información en cualquier marco de página.
Las páginas sirven como unidad de almacenamiento de información y de transferencia entre memoria principal y memoria auxiliar o secundaria. Cada marco se identifica por la dirección de marco, que esta en la posición física de la primera palabra en el marco de página.





Las páginas de un programa necesitan estar contiguamente en memoria, aunque el programador lo observe de esta forma. Los mecanismos de paginación permiten la correspondencia correcta entre las direcciones virtuales (dadas por los programas) y las direcciones reales de la memoria que se reverencien.
Cada pagina consiste en z palabras contiguas; un espacio de direcciones N de un programa consiste de n paginas (0,1,2,3…n-1) (n*z direcciones virtuales) y el espacio de memoria consiste de m marcos de paginas (0,z,2z,…,(m-1)z)(m*z posiciones). Una dirección virtual a es equivalente a una dirección dada como una dupla (p, d), en la cual p es el número de la página y d el número de la palabra dentro de la página, de acuerdo con la relación:

a=p*z+d (0<=d<z)
p=(a/z) (parte entera de la division)
d=a mod z (resto de divisor a/z)

En las maquinas que usan aritmética binaria, el calculo de (p, d) es trivial, si z es potencia de 2. Por ejemplo, si el campo de direcciones de la instrucción es de m bits (m>6), los cuatro bits mas significativos indican el numero de la pagina y los m-4 bits restantes, el desplazamiento.

Para tener el control de las páginas, debe mantenerse una tabla en memoria que se denomina tabla de Mapas de Pagina (PMT) para cada uno de los procesos.
Hasta ahora, los métodos que hemos visto de la administración de la memoria principal, nos han dejado con un problema: fragmentación, (huecos en la memoria que no pueden usarse debido a lo pequeño de su espacio) lo que nos provoca un desperdicio de memoria principal.

Una posible solución para la fragmentación externa es permitir que espacio de direcciones lógicas lleve a cabo un proceso en direcciones no contiguas, así permitiendo al proceso ubicarse en cualquier espacio de memoria física que esté disponible, aunque esté dividida. Una forma de implementar esta solución es a través del uso de un esquema de paginación. La paginación evita el considerable problema de ajustar los pedazos de memoria de tamaños variables que han sufrido los esquemas de manejo de memoria anteriores. Dado a sus ventajas sobre los métodos previos, la paginación, en sus diversas formas, es usada en muchos sistemas operativos.

Al utilizar la memoria virtual, las direcciones no pasan en forma directa al bus de memoria, sino que van a una unidad administradora de la memoria (MMU -Memory Management Unit). Estas direcciones generadas por los programas se llaman direcciones virtuales y conforman el hueco de direcciones virtuales. Este hueco se divide en unidades llamadas páginas. Las unidades correspondientes en la memoria física se llaman marcos para página o frames. Las páginas y los frames tienen siempre el mismo tamaño.

El espacio de direcciones virtuales se divide en unidades llamadas “páginas”. Las unidades correspondientes en el disco duro se denominan “marcos de página”. Las páginas y los marcos tienen el mismo tamaño.

Así sería el proceso de la paginación, pero leyendo lo anterior podemos pensar, ¿que ocurriría si el programa trata de usar una página que no tiene corespondencia?.

La MMU ( memory management unit) ve que la página no tiene correspondencia y hace que la CPU salte al SO. Esta interrupción se llama ‘fallo de página’. El SO escoge un marco de página que no se esté usando mucho y vuelve a escribir su contenido en el disco, después de lo cual trae la página a la que se acaba de hacer referencia y la coloca en el marco recién desocupado, modificael mapa y reinicia la instrucción interrumpida.

Y ahora nos surge otra duda, dicho desalojo cuando se produce el fallo de página, ¿se realiza al azar?, ya que si esto se hiciera mal, el SO estaría continuamente reescribiendo el mapa, por lo que se perdería mucho tiempo.

Veamos, cuando se produce un fallo de página, el SO examina todas las páginas y las divide en cuatro grupos dependiendo del estado de sus bits R (página solicitada) y M (página modificada).

* Clase 0: no solicitada, no modificada.
* Clase 1: no solicitada, modificada.
* Clase 2: solicitada, no modificada.
* Clase 3: solicitada, modificada.


Existen diversos algoritmos para decidir que página desalojamos, los cuales son…

NRU (Not Recently Used, No Usada Recientemente), se desaloja al azar una página de Clase baja que no esté vacía. Este algoritmo presupone que es mejor desalojar una página modificada pero no solicitada en un tic de reloj (20 ms), a una limpia que se esté usando mucho. NRU es fácil de entender, tiene una implementación aceptable y un desempeño eficiente, aunque no es óptimo.

FIFO (First In, First Out – primero en entrar primero en salir), el SO mantiene una lista de todas lás áginas existentes, desde la más antigua hasta la más nueva, cuando se produce el fallo, se desaloja la primera de a lista (la más antigua) y la nueva se coloca al final
EXISTEN VARIOS ALGORITMOS MAS.