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Técnicas de gestión de memoria
en Windows 10 x32 bits
Gestión de memoria en Windows 10 x32 bits
1. Introducción
Con el desarrollo de este documento se busca conocer las técnicas de gestión de memoria usada por Windows 10 x32 bits para administrar de manera óptima las cantidades disponibles de memoria y brindar a cada uno de los usuarios de dicho sistema operativo el mejor rendimiento posible a través de las técnicas de administración de memoria más eficientes. Además, se darán a entender las ventajas y desventajas que tienen estas técnicas usadas por esta versión del sistema operativo Windows.
2. Objetivos
a. Objetivos Generales:
i. Entender el funcionamiento de la gestión de memoria de Windows.
b. Objetivos Específicos:
i. Comprender las técnicas de administración de memoria usadas por Windows. ii. Conocer las ventajas y desventajas de las técnicas de administración de memoria mencionadas.
3. ¿Qué es Windows 10 de 32 bits y en qué se diferencia de
Windows 10 de 64 bits?
La nomenclatura en un sistema operativo en general se refiere al tipo de CPU. En este caso, nos enfocaremos en Windows de nomenclatura de 32 bits. Esta nomenclatura también hace referencia a cómo se almacenan los datos, en un sistema de 32 bits los datos se almacenan en piezas de 32 bits. Se diferencia del Windows 10 de 64 bits ya que este último permite almacenar datos en piezas de 64 bits, lo que permite hacer más en menos tiempo.
Otra diferencia entre ambas arquitecturas es que el Windows 10 de 32 bits puede usar solo 4 GB de RAM, mientras que los de 64 bits pueden usar teóricamente hasta 16 millones de Terabytes, obviamente esto limitado a las especificaciones, características y capacidades de cada dispositivo.
4. Glosario
- TAM: Técnica administración de memoria
Memoria virtual Paginamiento Direcciones reales de memoria Memoria física Aislamiento de procesos Segmentación Memoria principal Asignación de memoria MMU: Unidad de gestión de memoria Llamadas al sistema
5. Marco teórico
1. Memoria Principal
La memoria es un componente crucial para la operación de un sistema informático moderno. La memoria está compuesta de una gran matriz de palabras o bytes, cada uno con su propia dirección. La CPU extrae instrucciones de la memoria de acuerdo con el valor del contador de programa. Estas instrucciones pueden provocar operaciones adicionales de carga o de almacenamiento en direcciones de memoria específicas.
1.1. Hardware básico
La memoria principal y los registros integrados dentro del propio procesador son las únicas áreas de almacenamiento a las que la CPU puede acceder directamente. Hay instrucciones de máquina que toman como argumentos direcciones de memoria, pero no existe ninguna instrucción que acepte direcciones de disco. Por tanto, todas las instrucciones en ejecución y los datos utilizados por esas instrucciones deberán encontrarse almacenados en uno de esos dispositivos de almacenamiento de acceso directo.
1.2. Asignación de memoria
Uno de los métodos más simples para asignar la memoria consiste en dividirla en varias particiones de tamaño fijo. Cada partición puede contener exactamente un proceso, de modo que el grado de multiprogramación estará limitado por el número de particiones disponibles. En este método de particiones múltiples, cuando una partición está libre, se selecciona un proceso de la cola de entrada y se lo carga en dicha partición. Cuando el proceso termina, la partición pasa a estar disponible para otro proceso.
Este procedimiento constituye un caso concreto del problema general de asignación dinámica de espacio de almacenamiento, que se ocupa de cómo satisfacer una solicitud de tamaño n, a partir de una lista de agujeros libres. Hay muchas soluciones a este problema, y las estrategias comúnmente utilizadas para seleccionar un agujero libre entre el conjunto de agujeros disponibles son las de primer ajuste, mejor ajuste y peor ajuste.
6. Gestión de memoria en Windows 10 x32 bits
La memoria es uno de los recursos más valiosos que gestiona el sistema operativo. Uno de los elementos principales que caracterizan un proceso es la memoria que utiliza. Típicamente esta es una memoria de acceso aleatorio (RAM) cuyo tiempo de acceso es mucho más pequeño que el de la memoria secundaria (discos duros, máquinas en red...). El sistema operativo debe administrar toda la memoria física y asignarla tanto a los subsistemas del núcleo como a los programas de usuario.
Cuando el sistema arranca, el núcleo reserva parte de la memoria principal para su código y sus estructuras de datos estáticas. El sistema operativo Windows usa como técnica de administración de memoria la conocida, Memoria virtual, la cual fue anteriormente definida. De esta técnica se desglosan otras que permiten el buen funcionamiento de la gestión de memoria, como lo son: Paginación. El cual ofrece una serie de ventajas que le brindan al usuario final un tiempo de espera en la ejecución de un programa muy bajo. Así como también este presenta una serie de desventajas que afectan principalmente al hardware, ya que se necesitan más recursos para el uso de estas técnicas, Siendo la TAM por paginación la usada por Windows para hacer la administración de memoria.
6.1. Memoria virtual en Windows 10 x32 bits
Para la creación e implementación de la memoria virtual, Windows crea un archivo en la unidad de almacenamiento que tengamos asignada, sea un disco duro tradicional o un SSD; el sistema operativo genera un archivo llamado pagefile.sys (el cual se puede encontrar oculto en el directorio raíz del de la partición del sistema) donde se almacenan los datos que no caben en la memoria RAM pero que son necesarios para el funcionamiento del PC.
De esta forma, cuando trabajamos con aplicaciones las cuales le exigen gran cantidad de recursos al ordenador o tenemos varias funcionando al mismo tiempo, se evidencia cómo el sistema sufre una ralentización en la ejecución de los procesos, especialmente si no se cuenta con la cantidad de memoria física (RAM) mínima requerida para las tareas que se encuentran en cola. Ese es el momento cuando el sistema de gestión de memoria de Windows recurre al archivo de paginación y la memoria RAM se ha visto desbordada; con lo cual se evitan los cuelgues y la inestabilidad en las funcionalidades del sistema, pero a cambio el rendimiento desciende considerablemente.
6.2. Paginación de memoria en Windows 10 x32 bits
¿Por qué escoger el modelo de paginación?
Los modelos de gestión de memoria son idóneos, no se encuentran mejores o peores, sino los que mejor se adaptan a lo que queremos. Algunas de las ventajas del modelo de paginación son:
Los procesos pueden albergar distintas posiciones de memoria, lo que ofrece versatilidad y proporciona cierta ubicación.
No existen conflictos entre procesos que quieren acceder a ciertas posiciones de memorias, lo que quiere decir que un proceso no puede acceder a una posición de memoria de otro proceso. Toda la memoria se divide en bloques, es decir, marcos que a su vez son porciones de memoria física y tienen el mismo tamaño. Lo mismo pasa con los procesos en bloques (páginas). Así que, aprovechamos todo el espacio posible.
Paginación por demanda
La paginación por demanda es un sistema de paginación con el cual, además de las ventajas de la paginación convencional, se busca disminuir los tiempos de respuesta y aumentar la cantidad de programas en memoria. Para lograr esto, el intercambiador perezoso (paginador) nunca incorpora una página a memoria a menos que se necesite, de esta manera se logra un menor tiempo de carga y un ahorro en cuanto a espacio utilizado por dicho programa.
Ya que el paginador solo busca las páginas que se necesitan para ejecutar algún programa, debemos agregar un bit que nos diga si las referencias de memoria son válidas o no, de lo contrario, al no encontrar una página no podríamos diferenciar si el paginador aún no la carga o si esta es realmente una referencia inválida.
Windows 10 x32 bits utiliza paginación por demanda con clustering, a los procesos se les asigna un working set minimum y un working set maximum. El conjunto de trabajo mínimo es el número de páginas que se le garantiza a un proceso tener en memoria. Al proceso se le pueden asignar tantas páginas hasta alcanzar un conjunto de trabajo máximo. Si la cantidad de memoria en el sistema cae por debajo de un umbral, se realiza un recorte automático del conjunto de trabajo para recuperar memoria disponible. Dicho recorte remueve las páginas de exceso de los procesos que están sobre su conjunto de trabajo mínimo.
7. Ventajas y desventajas de las técnicas de administración
de memoria usadas por Windows
Memoria virtual
Ventajas:
Permite optimizar el uso de memoria. Mantiene más procesos en memoria principal. Mantiene en disco partes del proceso poco usadas. Permite que un proceso sea más grande que toda la memoria principal. Se encarga el Sistema Operativo: evita al usuario la preocupación por programar por superposición.
Desventajas:
Sobrecarga por gestión compleja de memoria.
Herramientas de la administración de
memoria en Windows 10 x32 bits
Esta parte corresponde al núcleo responsable de gestionar la memoria principal e interactúa con la unidad de administración de memoria (MMU) que funcionalmente se sitúa entre la CPU y la memoria principal. Se ocupa de decidir qué procesos residen en memoria principal, manejar parte del espacio de direcciones virtuales que han quedado afuera, controlar la cantidad de memoria principal, gestionar el intercambio de procesos entre memoria secundaria.
Paginación
En la paginación, cada proceso se divide en páginas de tamaño constante y relativamente pequeño, siendo esta la implementada en el sistema de gestión de Windows 10 en cualquiera de sus versiones, ya sea 32 o 64 bits.
Segmentación
Permite el uso de partes de tamaño variable. También es posible combinar la segmentación y la paginación en un único esquema de gestión de memoria.
Comandos para gestión de memoria en
Windows 10 x32 bits
mem
Analiza la memoria y muestra el resultado, indicando la cantidad de memoria libre y de memoria utilizada en el PC.
Physical Memory
Obtiene una descripción detallada del banco de memoria que se está utilizando en la máquina en dicho momento.
Memory Chip
Con este comando se puede conocer el detalle de los bancos de memoria instalados en la máquina. A diferencia de Physical Memory, ofrece información relacionada con los slots de memoria instalados.
Bibliografía
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