Gerenciamento de memória

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Gerenciamento de memória é um complexo campo da ciência da computação e são constantemente desenvolvidas várias técnicas para torná-la mais eficiente. Em sua forma mais simples, está relacionado em duas tarefas essenciais:

• Alocação: Quando o programa requisita um bloco de memória, o gerenciador o disponibiliza para a alocação;
• Reciclagem: Quando um bloco de memória foi alocado, mas os dados não foram requisitados por um determinado numero de ciclos, esse é liberado e pode ser reutilizado para outra requisição.

[editar] Gerência de Memória

A cada dia que passa os programadores necessitam de mais memória e mais programas rodando simultaneamente para poderem tratar cada vez mais informações. O tratamento necessário da memória utilizada não é uma tarefa fácil de ser implementada. Existem vários requisitos que devem ser observados para o correto funcionamento, tais como, Segurança, Isolamento, Performance, entre outros. Para isto a função de gerenciar a memória passa a ser do sistema operacional e não mais do aplicativo.

[editar] Alocação

A alocação de memória pode ser:

• Alocação estática: Decisão tomada quando o programa é compilado.
• Alocação dinâmica: Decisão é adiada até a execução. (Permite swapping)

[editar] Fragmentação

Ao utilizar as memórias por algum tempo gera alguns problemas graves como a fragmentação que acaba com a performance: depois de algum tempo uma grande parte da memória fica inutilizada. (A Memória fica cheia de “buracos”) Estratégias para “atacar” o problema com o algorítimos First-fit, Best-fit, Worst-fit.

[editar] Paginação

“Quebra” a memória do processo permitindo espaços de endereçamento não contíguos.

[editar] TLB

A Translation Lookaside Buffer (TLB) é um conjunto de registradores especiais que são super rápidos. Cada registrador tem duas partes: chave e valor. Dada uma chave, busca-se o valor correspondente. Geralmente, 64 entradas, no máximo, e a busca é feita em todos os registradores simultaneamente.

[editar] Memória Virtual

É uma tabela temporaria de apontades para posições de memória que possuí mais entradas que a memória pode ser referenciada. Ela é utilizada para realizar a troca de contexto entre a memória e o disco.

[editar] Algoritimos de Substituição de Página

• Algoritmo Ótimo
• Algoritmo Não Usada Recentemente
• Algoritmo FIFO
• Algoritmo Segunda Chance
• Algoritmo do relógio
• Menos Recentemente Usada

[editar] Gerenciamento manual de memória

Em modelos de gerenciamento manual, podem ocorrer os problemas conhecidos como vazamento de memória, que acontece quando uma quantidade de memória é alocada e não é liberada ainda que nunca seja utilizada. Isto ocorre quando objetos perdem a referência sem terem sido liberados, mantendo o uso do espaço de memória.

[editar] Garbage Collector

É o gerenciamento automático de memória, também conhecido como coletores. Este serviço libera os blocos de memória que não serão mais usados por um programa automaticamente.

As vantagens desse tipo de gerenciamento são:

• Liberdade do programador: Não é obrigado a ficar atento aos detalhes da memória;
• Menos bugs de gerenciamento de memória: Por se tratar de uma técnica mais confiável;
• Gerenciamento automático: Mais eficiente que o manual;

E dentre as desvantagens, podemos citar:

• O desenvolvedor tende a estar mais desatento em relação a detalhes de memória;
• O gerenciador automático ainda apresenta limitações.

Quando deixam de existir referências a um objeto, este passa a ser considerado apto a ser "coletado" pelo garbage collector, que significa dizer que será removido da memória, deixando-a livre para uso por outros objetos.

[editar] Gerenciamento de memória no DOS

O IBM PC original foi projetado com uma memória RAM de 1024KB

• 640KB
  • Para o sistema operacional e programas
• 384KB - área de memória superior (Upper Memory Area) ou UMA
  • Para os adaptadores diversos como EGA & VGA, MDA, adaptadores CGA, e de redes.
  • ROM BIOS e Shadow RAM.
  • E mais tarde, área de paginação de expansão de memória (EMS) vista mais adiante.

Logo depois, foi provado que esta quantidade de memória se tornaria insuficiente para as necessidades futuras.

Entretanto, os sistemas operacionais e aplicativos desenvolvidos até então não seriam capazes de reconhecer um endereço de memória superior aos 640KB originais, o que levou os projetistas a desenvolverem ferramentas que executariam esta tarefa.

[editar] EMM386.EXE

É o dispositivo de instalação da memória expandida (Expanded Memory) ou EMS. A EMS consistia em toda a memória acima dos 1024KB (1MB) original, em computadores baseados nas tecnologias dos processadores 80286, 80386, i486 ou Pentium. A capacidade máxima de endereçamento fica limitada a 32MB e seu acesso é através de uma paginação de 64KB na área UMA. Os programas deveriam ser escritos de forma a poderem reconhecer a área EMS.

O nome "EMM" vem do inglês Extended Memory Manager.

[editar] HIMEM.SYS

É o dispositivo de instalação da área de memória alta (High Memory Area), conhecida também como HMA. Sua principal função é controlar o uso da memória estendida do computador, de modo que dois ou mais aplicativos ou dispositivos não utilizem o mesmo endereço de memória ao mesmo tempo. Para as primeiras versões do Windows, o HIMEM.SYS fornecia suporte para que este fosse executado em modo protegido.

O nome HIMEM vem do inglês High Memory.

[editar] SMARTDRV.EXE

É o gerenciador de memória cache de disco (no Novell DOS 7, é chamado de NWCACHE.EXE). Ambos possuem a mesma função que é a de minimizar o acesso ao disco, carregando um bloco de informações na memória para processamento, ao invés de ir buscar aos poucos no disco. Existiram também placas de expansão chamadas de Disk Accelerator, que possuem um hardware próprio para esta tarefa, como por exemplo o 'Disk Accelerator PROMISE DC4030VL. Atualmente, esta técnica é desempenhada por memórias localizadas na placa principal do sistema (cache on-board) resultando, portanto, dois modos de gerenciamento de memória cache de disco: por software e por hardware.

O nome SMARTDRV é uma abreviação do inglês Smart Drive.