Diferencia entre paginación y segmentación

La gestión de la memoria es una de las funciones básicas del sistema operativo. Los sistemas operativos modernos permiten que cada proceso reciba más memoria virtual que la cantidad total de memoria real (física) en un sistema informático determinado. El objetivo principal de la gestión de la memoria es combinar una memoria grande pero lenta con una memoria pequeña pero de alta velocidad para lograr un mayor efecto de memoria de alta velocidad.

¿Qué es la paginación?

La división entre partición fija y variable no es ineficiente en términos de uso de memoria, ya que la partición fija surge internamente y es dinámica en la fragmentación externa. Una posible solución al problema de la fragmentación es permitir que el proceso no escriba en un bloque persistente de memoria. El programa puede distribuirse arbitrariamente en la memoria. En este caso, la memoria de trabajo se divide en bloques más pequeños de tamaño fijo denominados tramas. El espacio de direcciones lógicas del programa también se divide en bloques del mismo tamaño, llamados páginas. Cuando un programa se carga en la memoria, las páginas se escriben en marcos de memoria libres. Para facilitar la transferencia de programas del disco a la memoria de trabajo, el disco también se divide en marcos del mismo tamaño que los marcos de memoria. Por lo tanto, un cuadro del disco se escribe en un cuadro de la memoria de trabajo. El sistema de paginación funciona de la siguiente manera: cuando el programa es aceptado para su ejecución, se calcula su tamaño, el cual se expresa en el número de páginas requeridas. Si hay un número suficiente de fotogramas libres, el proceso se registra en la memoria página por página. Al mismo tiempo, la cantidad de cuadros en los que se escribe cada página se ingresa en la tabla de cuadros.

¿Qué es la segregación?

El programa de usuario y los datos asociados se pueden dividir en varias partes. Las secciones de cada programa no tienen por qué ser del mismo tamaño, aunque la longitud máxima de las secciones sí lo es. Al igual que con la paginación, la dirección lógica utilizada por la partición tiene dos partes, en este caso el número de segmentos y los desplazamientos dentro de ese segmento. Debido al uso de segmentos de diferentes tamaños, la segmentación es similar a la segmentación dinámica. En ausencia de un esquema de superposición o el uso de memoria virtual, es necesario que cada elemento del programa se cargue en la memoria para su ejecución. La diferencia en comparación con el particionamiento dinámico es que el particionamiento puede tomar más de una partición y no es necesario que el particionamiento sea adyacente. La partición resuelve el problema de la fragmentación interna, pero además de la partición dinámica, el problema de la fragmentación externa permanece. Sin embargo, debido a que el proceso se divide en varias partes más pequeñas, la fragmentación externa tiende a ser menor. A diferencia de la paginación, que es invisible para el programador, la partición suele ser visible y adecuada para organizar programas y datos. A los efectos de la programación modular, el programa o los datos se pueden dividir en varios segmentos más pequeños. La desventaja de esta técnica es que el programador debe ser consciente de las limitaciones del tamaño máximo del segmento. La siguiente conveniencia de usar segmentos de diferentes tamaños es que no existe una conexión potencial entre las direcciones lógicas y físicas. Al igual que la paginación, la técnica de partición simple utiliza una tabla de elementos para cada proceso y una lista de bloques disponibles en la memoria principal.

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Diferencia entre paginación y segmentación

1. Concepto de Paginación y Segmentación

La paginación ofrece espacio de direcciones físicas y virtuales, y espacio de memoria secundaria en bloques (páginas) de igual longitud. Esto permite que el espacio de direcciones virtuales continuo se asigne al proceso distribuido (no es necesario que se distribuya continuamente) en el espacio de direcciones reales y la memoria secundaria. Incluso la página, como término, se refiere a la memoria en lugar de a los objetos lógicos visibles a nivel de programa. El particionamiento entrega espacio de direcciones virtuales en bloques (segmentos) que corresponden directamente a objetos a nivel de programa. Debido a esto, el segmento no tiene una longitud fija, por lo que incluso el tamaño del segmento se puede cambiar durante la ejecución del programa. Por lo tanto, la protección y la separación son posibles al nivel del objeto, y existen procesos visibles por los cuales se produce la separación.

2. Características de Paginación y Segmentación

El desarrollador de la aplicación no es consciente de la paginación. Escribe programas como si la memoria fuera lineal, y el sistema operativo y el procesador estuvieran preocupados por su segmentación y conversión a direcciones virtuales. Sin embargo, un programador en sistemas segmentados enumera dos partes de la dirección, el segmento y la página en sus programas. Todas las páginas son del mismo tamaño y las secciones son diferentes. El segmento tiene muchos espacios de direcciones lineales y solo se puede llamar a uno. Los segmentos permiten la separación lógica y la protección de los componentes de la aplicación, mientras que las páginas no.

3. Beneficios de la Paginación y Segmentación

La paginación, que es transparente para el programador, elimina la fragmentación externa y, por lo tanto, garantiza un uso eficiente de la memoria principal. Los bits que entran y salen de la memoria principal son fijos y del mismo tamaño, por lo que es posible desarrollar sofisticados algoritmos de administración de memoria que aprovechen el comportamiento del programa. El desarrollador tiene particiones visibles y tiene la capacidad de administrar el crecimiento de la estructura de datos, la modularidad y el soporte para el intercambio y la protección.

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Paginación vs. Segmentación:

Paginación

Separación

tamaño de página fijolas porciones no tienen un tamaño fijo
invisible para un programadorvisible para el programador
un espacio de direcciones linealvarios espacios de direcciones lineales
no permite la separación lógica y la protección de los componentes de la aplicaciónpermite

Resumen de paginación y segmentación

  • La paginación se basa en la distribución del espacio total de direcciones en bloques de longitud fija que se opera como cuantificación de memoria. Además, es necesario proporcionar una forma de marcar la memoria disponible que se puede hacer mostrando un «encabezado» de cada página que indica el estado de la página (una lista enlazada globalmente donde cada nodo apunta a la siguiente página libre) o poniendo la dirección de la página gratuita en la matriz global, que suele ser la peor solución.
  • Particionar significa dividir el espacio de direcciones en partes que tienen derechos de acceso claramente marcados a la MMU del procesador. Dentro del segmento, los procesos asignan exactamente tanta memoria como necesitan, pero el problema de la administración de la memoria es cómo proporcionar dicha asignación cuando puede conservar un bloque de memoria continuo lo suficientemente grande como para que algunos necesiten tiempo.

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