Arquitectura y Espacio de Direccionamiento

La compactación es una técnica diseñada para resolver la fragmentación externa uniendo los espacios libres, y se aplica en esquemas de asignación contigua dinámica como las particiones variables o en la segmentación.

Segmentación

El proceso se divide en segmentos (código, pila, heap, datos) de tamaños distintos, según su semántica.

• Dirección lógica: tupla (#segmento, desplazamiento)
• Traducción: se consulta la SMT (Segment Memory Table). Se obtiene la base del segmento y se suma el desplazamiento. Si el desplazamiento ≥ tamaño del segmento → Segmentation Fault.

Paginación

El proceso se divide en páginas de tamaño fijo. La RAM se divide en frames del mismo tamaño. Una página puede ir a cualquier frame libre.

• Dirección lógica: (#página, offset)
• Traducción: se consulta la MPT (Memory Page Table). Se obtiene el frame correspondiente. Dirección física = frame * tamaño_página + offset.
• Esta traducción requiere 2 accesos a memoria (uno a la tabla, uno al dato).

MFT (Memory Frame Table): tabla del SO que registra qué frames están libres/ocupados. Tiene una entrada por frame.

• Páginas chicas: Aumenta el tamaño de la tabla de páginas y el PCB, pero reduce la fragmentación interna.
• Páginas grandes: Mucha fragmentación interna. Se desperdicia espacio.

Segmentación Paginada (PAG-SEG-OFFSET)

Combinación de ambas. El proceso se divide en segmentos, y cada segmento se divide en páginas. Hay una tabla de páginas por segmento.

• Dirección lógica: (#segmento, #página, offset)

Fallo de página (Page Fault)

Ocurre cuando el proceso referencia una página que no está en RAM (bit de presencia = 0 en la MPT).

1. La MMU detecta el bit de presencia en 0 → genera una trap.
2. El SO verifica en el PCB si la referencia es válida.
3. El SO busca un frame libre en la MFT.
4. Si no hay frame libre → aplica un algoritmo de reemplazo para elegir la víctima.
5. Si la víctima fue modificada → se escribe en swap.
6. Se lee la página faltante del disco a RAM.
7. Se actualiza la MPT y la TLB.
8. El proceso se desbloquea y se reinicia la instrucción.

Anomalía de Belady: Con ciertos algoritmos de reemplazo, aumentar los marcos de página puede incrementar los fallos de página, empeorando el rendimiento.

TLB (Translation Lookaside Buffer)

Caché de la tabla de páginas administrada por la MMU. Almacena traducciones página→frame.

• TLB hit: 1 acceso total.
• TLB miss: 2 accesos (RAM) y se guarda en TLB.

⚠️ La TLB solo tiene sentido con paginación.

Tiempo Efectivo de Acceso

Con fallo de página: te = (1 - p) × ta + p × tf
Con TLB: te = h × (ta + tc) + (1 - h) × (2ta + tc)

Thrashing (Hiperpaginación)

Situación donde el sistema pasa más tiempo resolviendo page faults que ejecutando procesos. Solución: reducir el grado de multiprogramación.

Sistemas de Archivos: FAT vs UFS/EXT2

FAT: La entrada de directorio guarda el nombre y el primer cluster. No soporta hard links.
UFS / EXT2: Utiliza i-nodos para almacenar atributos y punteros a bloques (directos, indirectos simples, dobles y triples).

Hard Link vs Soft Link

E/S: Interrupciones vs DMA

• Interrupciones: La CPU debe intervenir para mover cada dato.
• DMA (Direct Memory Access): Chip dedicado que accede a memoria sin pasar por la CPU, reduciendo la carga del procesador.

Glosario Técnico

• TLB: Buffer de Traducción Anticipada. Caché de la tabla de páginas.
• SMT: Tabla de Segmentos. Traduce direcciones lógicas a físicas por segmento.
• MFT: Tabla de Frames. Registro global de estados de marcos físicos.
• MMU: Memory Management Unit. Hardware para conversión y protección de direcciones.
• MPT: Tabla de Páginas. Relación página-frame por proceso.