Fundamentos de Sistemas Operativos: Conceptos Clave de Procesos y Memoria Virtual

Conceptos Fundamentales de Procesos y Gestión de Memoria

1. Bloque de Control de Proceso (PCB)

El PCB (Process Control Block) es un conjunto de datos asociado a cada proceso, esencial para que el Sistema Operativo (SO) gestione y controle dicho proceso. Aunque cada SO guarda información distinta en el PCB, la mayoría de los datos son comunes. El SO mantiene una tabla de procesos para saber dónde se encuentran los PCBs de todos los procesos activos.

2. Memoria Principal (MP)

La Memoria Principal (MP) es un área de almacenamiento dividida en unidades a las que se puede acceder a través de una dirección de memoria. Equivale a la memoria RAM instalada en el PC.

3. Dirección Lógica

Es una dirección de memoria generada por la CPU, ubicada dentro del espacio de direcciones lógico de un proceso (por ejemplo, la dirección de la siguiente instrucción o de un dato que se va a utilizar).

4. Dirección Física

Designa una posición real de la memoria principal.

• Espacio de direcciones físicas: Conjunto de posiciones de memoria física disponibles.

5. Técnica de Intercambio (Swapping)

Consiste en que un proceso que está bloqueado o tiene poca prioridad puede ser intercambiado (expulsado) temporalmente fuera de la memoria principal hacia un almacenamiento auxiliar (disco). Más tarde, puede volver a memoria para continuar su ejecución.

6. Memoria Virtual

Es un área del disco duro que el Sistema Operativo reserva para escribir datos temporales en lugar de hacerlo en la RAM, reservándola así para tareas más importantes o críticas.

7. Fallo de Página (Page Fault)

Se produce cuando un proceso necesita acceder a datos o ejecutar una instrucción de una página que aún no está cargada en la memoria principal.

Algoritmos de Reemplazo de Páginas

Estos algoritmos determinan qué página debe ser eliminada de la memoria principal cuando se produce un fallo de página y no hay marcos libres disponibles.

8.1. Algoritmo FIFO (First In, First Out)

Selecciona la página que lleva más tiempo cargada en memoria.

• Ventaja: Es fácil de entender y al SO le cuesta poco tiempo escoger la página víctima.
• Inconveniente: Rendimiento pobre.

8.2. Algoritmo Óptimo

Selecciona la página que se va a tardar más tiempo en utilizar en el futuro.

• Ventaja: Genera el menor número de fallos de página.
• Inconveniente: No es posible implementarlo en la práctica (requiere conocimiento futuro).

8.3. Algoritmo LRU (Least Recently Used)

Selecciona la página que lleva más tiempo sin ser utilizada (la menos usada recientemente).

• Ventaja: Se aproxima al rendimiento del algoritmo óptimo, ya que las páginas que llevan más tiempo sin usarse tienen menos posibilidad de ser solicitadas en el futuro.
• Inconveniente: Al SO le cuesta tiempo determinar cuál debe ser la víctima, lo que resta tiempo de ejecución a otros procesos.