Aula22 Gerencia de Memoria Substituicao de Pagina

7/23/2019 Aula22 Gerencia de Memoria Substituicao de Pagina

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Sistemas OperacionaisSistemas Operacionais –– Ciência da ComputaçãoCiência da Computação

Gerência de MemóriaGerência de MemóriaAlgoritmos de Substituição de PáginaAlgoritmos de Substituição de Página

Prof. Humberto Brandã[email protected]

aula disponível no site:http://www.dcc.ufmg.br/~humberto/unifal/

Universidade Federal de AlfenasDepartamento de Ciências Exatas

versão da aula: 0.1

Algoritmos de Substituição de Página

• Quando ocorre a faltade página, o S.O.precisa escolher umapágina a serremovida damemória principal,dando espaço para apáginas requisitada,que é trazida dodisco;


• Decisão do S.O.:–– Qual página deve ser removida?Qual página deve ser removida?

• É im ortante notar ue este roblema serepete em diferentes áreas da Computação:– Cache de servidores web. Quais páginas devem

estar no cache do servidor Apache?– Cache do proxy;– Cache do Youtube.


• Diferentes algoritmos podem serimplementados para manutenção de caches;

•• Substitui ão AleatSubstitui ão Aleatória:ória:– escolha aleatória de uma moldura de página na

memória principal para ser substituída.

– Fácil implementação;

– Desempenho frustrante;


• Antes de comentar outros algoritmosdevemos responder:

– Existe algoritmo ótimo para a substituição de páginas?


•• Algoritmo Ótimo:Algoritmo Ótimo:

– Existe!– Impossível de implementar!– Então, é como se não existisse!☺

• Algoritmo: remover a página que mais tardeserá referenciada. Ou seja, evita ao máximofuturas faltas de página.



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Instantes que as

páginas serão

referenciadas...

300

200

100

5010500

350

230


Escolhendo a página2, o sistema evita aomáximo a próximafalta de página

Instantes que as

páginas serão

referenciadas...

300

200

100

5010500

350

230

Não Usada Recentemente (NUR)Não Usada Recentemente (NUR)


•• AlgoritmoAlgoritmo –– Não Usada Recentemente (NUR)Não Usada Recentemente (NUR)

– A tabela de páginas precisa de dois bits para cadaregistro de página:

• R – indica se a página foi referenciada;• M – indica se a página foi modificada;

• 1 indica verdadeiro...• 0 indica falso....



– É importante observar que os bits devem seratualizados a cada referencia a memória.

– A cada referencia a memória, o S.O. separa todasas páginas em 4 categorias:

• Classe 0 – Não referenciada e não modificada;• Classe 1 – Não referenciada e modificada;• Classe 2 – Referenciada e Não modificada;• Classe 3 – Referenciada e Modificada;



– O Algoritmo NUR remove aleatoriamente umapágina da classe de mais baixa ordem que nãoesteja vazia.

– As classes embutem informações sobre as páginasmais “importantes”.. Mais utilizadas... E faz umaescolha “inteligente” sobre a eliminação de umapágina.



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FIFOFIFO


•• Algoritmo FIFOAlgoritmo FIFO –– Primeiro a entrar, primeiroPrimeiro a entrar, primeiroa sair:a sair:

– A primeira página da fila é a próxima a deixar amemória principal na próxima falta de página...

– Fácil Implementação;– Baixo custo computacional

• Operações emΘ(1) – remover e inserir nalista...


•• Algoritmo FIFOAlgoritmo FIFO –– Primeiro a entrar, primeiroPrimeiro a entrar, primeiroa sair:a sair:

– Não tem garantia alguma de qualidade...

– Sua implementação pura é raramente encontradana implementação de caches.

Segunda chanceSegunda chance


•• AlgoritmoAlgoritmo –– Segunda chance (SC):Segunda chance (SC):

– É uma simples modificação do algoritmo FIFO;

– Utiliza a Fila, mas evita eliminar uma páginarecentemente utilizada;

– Para analisar esta informação, é utilizado o bit R(referenciada);



– Se a página foi lida referenciada recentemente, elanão é removida da lista. Vai para o fim da lista, eseu bit R (recentemente referenciada) passa a ser 0;



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1 0 1 1 0 1 1 0

• Operação do algoritmo segunda chancea) l ista de páginas emordemFIFO

b) estado da lista em situação de falta de página no instante 20,com o bit R da página A em 1 (números representam instantesde carregamento das páginas na memória)

0 1 1 0 1 1 0 0

RelógioRelógio


•• AlgoritmoAlgoritmo –– RelógioRelógio

– Melhoria do Algoritmo de Segunda Chance;

– Ao invés de implementar uma fila, implementauma lista circular:

• Evita remover elementos do inicio da fila, e inserir nofim da fila; (evita alocação de memória dinâmica)

• Apenas move seu apontador do primeiro da “fila”;• Só é eficiente porque a memória física tem um tamanho

fixo.





– Diferencia do algoritmo da Segunda chancesomente em implementação.

Menos Recentemente Usada (MRU)Menos Recentemente Usada (MRU)



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•• AlgoritmoAlgoritmo –– Menos Recentemente UsadaMenos Recentemente Usada(MRU)(MRU)

– Utiliza da hipótese: Páginas referenciadasintensamente nas ultimas instruçõesprovavelmente serão de novo referenciadas demaneira intensa nas próximas instruções.

– Obviamente, remove a página a mais tempo nãoreferenciada.



– Para implementar, é necessário manter uma listaencadeada de todas as páginas na memória;

– Vantagem?

– Desvantagem?



– Vantagem:• Na ocorrência de uma falta de página, a página a mais

tempo sem utilização é a primeira da lista;

– Desvantagem:• A lista tem que ser gerenciada a cada referencia à

memória;



– Qual estrutura é mais adequada?• Vetor ou• Lista Encadeada

– Por que?

Comparando algoritmosComparando algoritmos


•• Comparando AlgoritmosComparando Algoritmos

– Suponha que você tem todos este algoritmosimplementados.

– Como compará-los?



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Referencia

• Sistemas Operacionais Modernos. Tanenbaum,A. S. 2ª edição. 2003

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