Revisión actual del 17:38 2 abr 2020

En este tipo de sistemas, las particiones para cada proceso se van creando a medida que son asignadas al procesador. Tiene como ventaja principal que evitamos el desperdicio de memoria dentro de cada bloque ya que cada uno está hecho a medida para el proceso que contiene. Por el contrario, una vez que un proceso ha concluido, su partición se queda en desuso y sería necesario aplicar algoritmos de desfragmentación de memoria (supone un alto coste de rendimiento) para poder unificar todas las partes que han quedado libres y así reciclar las particiones que quedaron huérfanas. Otra forma de obtener particiones de mayor tamaño es unificar dos o más huecos adyacentes en uno sólo.

Ejemplo:

 _                                 _
|_| P1 = 3KB                      |_| P1 = 3KB   
|_| P2 = 1KB                      |_| P2 = 1KB
|_| P3 = 6KB    => Finaliza P3 => |_| Libre = 6KB
| |                               | |
|_| P4 = 31KB                     |_| P4 = 31KB
| |                               | |
|_| Libre = 21KB                  |_| Libre = 21KB

Si un nuevo proceso P5 requiriese 24KB de memoria, no podrían serle asignados, ya que los huecos no son contiguos y para disponer de los 27KB libres en total habría que realizar previamente una desfragmentación.

Elementos de administración

• Mapas de bits: Dividiendo la memoria en bloques (llamados unidades de asignación), se utiliza un bit para representar si dicho bloque está libre o asignado. El tamaño de los bloques tiene una cierta importancia, ya que cuanto mayor sea, menos bloques cabrán en memoria con lo que serán necesarios menos bits para controlar todos los bloques y el mapa de bits será de menor tamaño.

• Listas de control: Se usa una lista de nodos ordenada por dirección. Por cada bloque libre u ocupado habrá un nodo con:
  • Dirección inicial del bloque
  • Tamaño del bloque
  • Estado (Libre u ocupado)
  • Proceso al que está asignado

Criterios de asignación

Primer ajuste

Consiste en asignar el primer hueco disponible que tenga un espacio suficiente para almacenar el programa. La principal desventaja es el reiterado uso de las primeras posiciones de memoria. Este último inconveniente repercute negativamente en la circuitería, debido a que se produce un mayor desgaste en dichas posiciones.

Ejemplo: Suponiendo una memoria principal de 32 KB.

    | H0 | t | M |
-------------------
P1  | 0  | 5 | 6 |
P2  | 1  | 3 | 6 |
P3  | 2  | 5 | 8 |
P4  | 3  | 1 | 7 |
P5  | 4  | 2 | 7 |
P6  | 5  | 2 | 5 |

Solución:

                        0-5
            P1  <---|---|---|---|--->   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |    
                          6-11
            P2  |   <---|---|--->   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |       
                                12-19
            P3  |   |   <---|---|---|---|--->   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |       
                            20-26    
            P4  |   |   |   <--->   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |      
                                  20-26
            P5  |   |   |   |   <---|--->   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   
                                       0-4             
            P6  |   |   |   |   |   <---|--->   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   
           -----|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---> t
                0   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20

Siguiente ajuste

Se continúa a partir de la posición de la última asignación realizada. Es muy probable que haya un hueco a partir de esa posición, reduciendo la longitud de la búsqueda. De esta forma se resuelve el inconveniente de usar en exceso las primeras posiciones de la memoria. Cuando se alcanza el final de la memoria se vuelve a comenzar la búsqueda desde el principio (por ello este criterio es también conocido como primer ajuste circular).

Ejemplo: Suponiendo una memoria principal de 32 KB.

    | H0 | t | M |
-------------------
P1  | 0  | 5 | 6 |
P2  | 1  | 3 | 6 |
P3  | 2  | 5 | 8 |
P4  | 3  | 1 | 7 |
P5  | 4  | 2 | 7 |
P6  | 5  | 2 | 5 |

Solución:

                       0-5
           P1  <---|---|---|---|--->   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |    
                         6-11
           P2  |   <---|---|--->   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |       
                               12-19
           P3  |   |   <---|---|---|---|--->   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |       
                           20-26    
           P4  |   |   |   <--->   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |      
                                 20-26
           P5  |   |   |   |   <---|--->   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   
                                     27-31             
           P6  |   |   |   |   |   <---|--->   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   |   
          -----|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---> t
               0   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20

DUDA:

Es evidente que cuando llega el P5 se necesitan 7 unidades de memoria, y éstas no están disponibles en el hueco de 27 a 31 (ahí solo hay 5) por lo que da la vuelta, vuelve a comenzar y lo asigna al primero que encuentra, que resulta ser casualmente, el 20-26. --fernandoenzo 22:14 19 dic 2011 (UTC)

Respuesta a la duda, el proceso no da la vuelta, tal y como se indica en teoría, Se continúa a partir de la posición de la última asignación realizada, que en este caso es la posición 20 --Jose María Leal 18:43 18 dic 2017 (UTC)

Mejor ajuste

Consiste en asignarle al proceso el hueco con menor desperdicio interno, i.e, el hueco el cual al serle asignado el proceso deja menos espacio sin utilizar. Su mayor inconveniente es su orden de complejidad (orden lineal, O(n)) debido a que hay que recorrer todo el mapa de bits o toda la lista de control (una posible solución sería usar una lista de control encadenada que mantenga los huecos ordenados por tamaño creciente). Otro problema es la fragmentación externa, debido a que se asigna el menor hueco posible, el espacio sobrante será del menor tamaño posible lo que da lugar a huecos de tamaño normalmente insuficiente para contener programas.

Peor ajuste

Al contrario que el criterio anterior, se busca el hueco con mayor desperdicio interno, i.e, el hueco el cual al serle asignado el proceso deja más espacio sin utilizar, y se corta de él el trozo necesario (así la porción sobrante será del mayor tamaño posible y será más aprovechable). Tiene el mismo inconveniente en cuanto a orden de complejidad que el mejor ajuste (debido a la longitud de las búsquedas) y la fragmentación no resulta demasiado eficiente.

Ajuste rápido

Mediante listas de control, se agrupan los huecos disponibles según su tamaño (0 < t < 10, 10 < t < 20, etc.). De esta manera, cuando se necesite un hueco, se seleccionarán los del grupo del tamaño que corresponda. En el caso de que haya varios huecos disponibles, se seleccionará uno en base a cualquiera de los criterios anteriores.

Organización de los huecos en el ajuste rápido:

 Punteros a listas       Lista de huecos
    según tamaño
 __________________     
|                  |     _____     _____     _____
|    0 < t < 10    |--->|_____|-->|_____|-->|_____|  
|__________________|    
|                  |     _____     _____ 
|   10 < t < 20    |--->|_____|-->|_____| 
|__________________| 
|                  |
|       ...        |
|__________________|
|                  |     _____
|      t < 200     |--->|_____|
|__________________|

Método de los compañeros

Es una variante del ajuste rápido, en el que los huecos se dividen en potencias de 2: 2¹, 2², ..., 2^k. No es un método usado en la práctica, ya que, al realizar redondeos a potencias de 2, se produce un elevado desperdicio interno. Es un método rápido tanto en la asignación como en la liberación de bloques. El funcionamiento es el siguiente: Cuando se necesita un bloque de tamaño T se busca en la lista de la 1ª potencia mayor o igual a T (por ejemplo, 2^k), si no hay ninguno se busca en la lista de la siguiente potencia (2^k+1), si encontramos un bloque libre se retira y se divide por la mitad: una parte se le asigna al proceso y la otra se almacena en la lista de los huecos de tamaño 2^k.

Organización de los bloques:

 __________________     
|                  |     _____     _____     _____
|      2^(k+1)     |--->|_____|-->|_____|-->|_____|  
|__________________|    
|                  |     _____     _____ 
|       2^k        |--->|_____|-->|_____| 
|__________________| 
|                  |
|       ...        |
|__________________|
|                  |     _____
|         1        |--->|_____|
|__________________|

Debido a la forma de dividir los bloques al liberarse uno de ellos solamente podrá fusionarse con sus compañeros (bloques del mismo tamaño) con los que formará un bloque de tamaño superior.

Divisiones sucesivas de los bloques:

 _______________________________________________
|0                      |8                      |
|_______________________|_______________________|
 _______________________________________________
|0          |4          |8          |12         |
|___________|___________|___________|___________|
 _______________________________________________
|0    |2    |4    |6    |8    |10   |12   |14   | 
|_____|_____|_____|_____|_____|_____|_____|_____|
 _______________________________________________
|0 | 1| 2| 3| 4| 5| 6| 7| 8| 9|10|11|12|13|14|15|
|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|__|

Implementación de ajustes en Java

Se ha realizado un Anexo con la implementación de los criterios de ajuste en Java, con un gestor de memoria, sobre el que se implementan los métodos de primer ajuste, siguiente ajuste, mejor ajuste y peor ajuste.

Además, permite la visualización de la memoria en cada momento tanto como listas de control como mapas de bits.

7.3 Segmentación