Optimización de Memoria en Computadoras: Jerarquía, Paginación y Virtualización

Jerarquía de Memoria en Sistemas Informáticos

Se conoce como jerarquía de memoria a la organización piramidal de la memoria en niveles que tienen los ordenadores. Su objetivo es conseguir el rendimiento de una memoria de gran velocidad al costo de una memoria de baja velocidad, basándose en el principio de localidad de referencias.

Principio de Localidad de Referencia

Se busca entonces contar con capacidad suficiente de memoria, con una velocidad que sirva para satisfacer la demanda de rendimiento y con un coste que no sea excesivo. Gracias al principio de localidad de referencias, es factible utilizar una mezcla de los distintos tipos de memoria y lograr un rendimiento cercano al de la memoria más rápida.

Paginación de Memoria

En sistemas operativos de computadoras, los sistemas de paginación de memoria dividen los programas en pequeñas partes o páginas. Del mismo modo, la memoria es dividida en trozos del mismo tamaño que las páginas, llamados marcos de página.

Paginación en Memoria Virtual

El único inconveniente del sistema de paginación pura es que todas las páginas de un proceso deben estar en memoria para que pueda ejecutarse. Esto hace que, si los programas son de tamaño considerable, no puedan cargarse muchos a la vez, disminuyendo el grado de multiprogramación del sistema. Para evitar esto, y aprovechando el principio de localidad de referencias, se espera que un programa trabaje con un conjunto cercano de referencias a memoria.

Memoria Virtual: Expansión de Capacidades

La memoria virtual es un concepto que permite al software usar más memoria principal de la que realmente posee el computador.

Políticas de Ubicación de Caché

Deciden dónde debe colocarse un bloque de memoria principal que entra en la memoria caché. Las más utilizadas son las siguientes:

• Directa: Al bloque n-ésimo de memoria principal le corresponde la posición n módulo k, donde k es el número de bloques de la memoria caché.
• Asociativa: Cualquier bloque de memoria principal puede ir en cualquier ubicación del bloque de memoria caché.
• Asociativa por Conjuntos: La memoria caché se divide en varios conjuntos de bloques. Así, al bloque i-ésimo de memoria principal le corresponde el conjunto i módulo (k/n), donde k es el número de bloques de memoria caché. Dicho bloque de memoria podrá ubicarse en cualquier posición dentro del conjunto asociado de la memoria caché.

El Sistema Operativo y la Gestión de Recursos

Un sistema operativo es un software de sistema; es decir, un conjunto de programas de computación destinados a realizar muchas tareas, entre las que destaca la administración de los dispositivos periféricos.