Menaxhimi i Memorjes

1. Menaxhimi i Memorjes Ora 6 M-r. Fisnik Dalipi USHT 2009-10

2. Konceptet themelore • Moduli programor i sistemit operativ që menaxhon memorjen quhet menaxhues i memorjes (memory management = MM). Ky modul në çdo moment duhet të evidentoj se cilat pjesë memorike janë të lira dhe cilat janë të zëna. • Në rast të multiprogramimit ky modul vendos se cili proces do fitojë pjesë të memorjes dhe sa, kurse pastaj sa kohë do ti lihet në dispozicion ta shfrytëzoj. Në qoftë se procesi përfundon parakohe apo në kohë, sistemi operativ e vërteton lirimin e memorjes. • Memorja është resurs i rëndësishëm dhe duhet me kujdes të menaxhohet. M-r. Fisnik Dalipi USHT 2009-10

3. Konceptet themelore • Menaxhimi i memorjes nënkupton realizimin e këtyre detyrave: • Evidentimi i secilit lokacion të memorjes, në kuptimin a është i shfrytëzuar apo i lirë. • Përcaktimi i strategjisë së ndarjes së memorjes. Me këtë vendoset se kujt do ti ndahet, sa dhe cila pjesë e memorjes, kur dhe në cilin interval do të bëhet ndarja. • Teknika e ndarjes dhe formimi i hapësirës së adresës bazuar në adresat fizike dhe logjike. • Teknika e lirimit (shprazjes) së hapësirës memorike që është duke u përdorur. M-r. Fisnik Dalipi USHT 2009-10

4. Ekzistojnë disa teknika të menaxhimit të memorjes që nuk bazohen në principin e memorjes virtuale dhe janë të njohura si: ndarja e vazhdueshme (continued allocation), memorja e ndarë (shared memory) dhe ndarja me zhvendosje (relocated sharing) e memorjes. Teknikat e menaxhimit M-r. Fisnik Dalipi USHT 2009-10

5. Ndarja e vazhdueshme • Është një algoritëm që nuk kërkon hardver plotësues. Kryesisht zbatohet te mini dhe mikro kompjuterët. • Detyrat që nevojiten për menaxhimin e memorjes janë: • Evidentimi i secilit lokacion të memorjes – nuk ka nevojë sepse memorja është plotësisht e ndarë. • Përcaktimi i strategjisë së ndarjes së memorjes – programi e merr plotësisht memorjen kur këtë e lejon shpërndarësi i programit. • Teknika e ndarjes – kryhet atëherë kur ndahet programi. • Teknika e lirimit (shprazjes) së hapësirës memorike që është duke u përdorur – e tërë memorja kthehet në status të lirë atëherë kur programi përfundon. M-r. Fisnik Dalipi USHT 2009-10

6. Ndarja e vazhdueshme • Edhe pse ky algoritëm nuk kërkon hardver plotësues, preferohet përdorimi i mekanizmit hardverik për mbrojtje, me qëllim që të mos lejohet fshirja e pjesës së memorjes e destinuar për sistemin operativ. Kjo praktikisht realizohet duke përdorur regjistra kufitarë (bound registers) të cilët i përmbajnë adresat e regjionit të mbrojtur. Në rast të qasjes në zonën e mbrojtur (protected zone) gjenerohet ndërprerje. • Përparësia e këtij algoritmi është thjeshtësia dhe madhësia e vogël. M-r. Fisnik Dalipi USHT 2009-10

7. Memorja e ndarë • Te ky algoritëm memorja kryesore ndahet në regjione ose pjesë memorike (memory partitions). Secila pjesë përmban një hapësirë adresore të programit. • Detyrat kryesore të menaxhimit të memorjes janë: 1. Evidentimi i secilit lokacion të memorjes – në kuptimin a është i shfrytëzuar apo jo. 2. Përcaktimi i strategjisë së ndarjes së memorjes – detyrë të cilën kryen shpërndarësi i programit. 3. Teknika e ndarjes – bazohet në ndarjen e një regjioni të madh të mjaftueshëm. 4. Teknika e lirimit (shprazjes) së hapësirës memorike që është duke u përdorur – bazohet në shënimin se regjioni adekuat nuk përdoret. M-r. Fisnik Dalipi USHT 2009-10

8. Memorja e ndarë M-r. Fisnik Dalipi USHT 2009-10

9. Memorja e ndarë M-r. Fisnik Dalipi USHT 2009-10

10. Memorja e ndarë • Pjesa softverike bazohet në ndërtimin e tabelës në të cilën për çdo regjion të memorjes shkruhen këto të dhëna ♦ numër identifikimi ♦ madhësia e regjionit ♦ lokacioni në memorjes kryesore ♦ statusi i zënies dhe ♦ restrikcionet e shfrytëzimit. • Algoritmi për ndarje paraqitet në shumë variacione dhe kryesisht identifikohet në dy kategori: M-r. Fisnik Dalipi USHT 2009-10

11. Memorja e ndarë • Ndarja statike Ndarja statike bën ndarjen e memorjes në regjione para se të fillojë me procesimin e cilitdo program. Secili program specifikon se sa hapësirë memorike i nevojitet dhe atëherë kërkon regjion memorik që i plotëson nevojat. Softveri që e kryen shfrytëzimin dhe e liron memorjen është kryesisht i thjesht. Mangësi janë blloqet e memorjes të cilat janë në mënyrë strikte të përcaktuara. • Ndarja dinamike Kjo ndarje nënkupton se regjionet memorike krijohen gjatë punës me qëllim që sa më tepër ti përgjigjet nevojave të shfrytëzuesit. Teknikat e ndarjes dinamike quhen edhe si shpërndarja dinamike e memorjes (dynamic storage allocation), ndarja e kontrolluar (controlled storage) ose grumbullimi i hedhurinave (garbage collection). M-r. Fisnik Dalipi USHT 2009-10

12. Memorja e ndarë • Përparësitë e ndarjes së memorjes janë zbatimi në mjedis me më shumë programe, thjeshtësia dhe moskërkimi i hardverit plotësues. Megjithatë problemi më i madh që paraqitet është fragmentimi. Për shembull, nëse ekzsiton 512 K memorje dhe programit i nevojiten 300 K atëherë 212 K do ngelin të pashfrytëzuar. M-r. Fisnik Dalipi USHT 2009-10

13. NDARJA ME ZHVENDOSJE (RELOCATED SHARING) • Fragmentimi është mangësi evidente që ndodh nga ndarja e memorjes. Ndarja me zhvendosje është algoritëm që me sukses e zgjidh këtë problem. Në fakt, mbas një kohe të gjitha regjionet e memorjes zhvendosen ashtu që hapësira e lirë krijohet në fund si bllok kontigjent. Procesi quhet edhe bashkim kompakt (compaction). • Këto metoda kërkojnë hardver plotësues. Një realizim bazohet në përcaktimin fizik të të dhënave kur ato vendosen në memorjen kryesore. Të dhënat caktohen me 2 bita plotësues në këtë mënyrë: me 00 shënohet numër i plotë, me 01 numër real, 10 për karakter, dhe 11 për pointera. Për arsye se pointerat adresues janë të caktuar, relocimi apo zhvendosja mund të kryhet pa hasur vështirësi. Kjo mënyrë quhet tipizimi i të dhënave (data typing) dhe ka si mangësi se kërkon memorje plotësuese gjegjësisht nga 2 bita plotësues për çdo fjalë memorike. Sipas kësaj bëhet jokompatibil me shumicën e procesorëve. M-r. Fisnik Dalipi USHT 2009-10

14. Ndarja me zhvendosje • Realizimi tjetër shfrytëzon regjistra për regjistra bazike. Ekzistojnë regjistra privilegjues të ashtuquajtur regjistra relocues bazik dhe regjistra bazik. Ato menaxhohen vetën nga ana e sistemit operativ. Në secilën referencë memorike përmbajtja e regjistrit relocues bazik automatikisht i shtohet adresës efektive. Kjo quhet relocim (zhvendosje) dinamik. • Mbrojtja implementohet duke shfrytëzuar teknika të mbylljes me bravë dhe çels (lock and key) ose me regjistra kufitar. Algoritmi bazohet në mbushjen e memorjes me program adresat e të cilit janë relative në krahasim me lokacionin zero. Në atë mënyrë edhe mbrojtja është e thjeshtë me përdorimin e një regjistri kufitar. M-r. Fisnik Dalipi USHT 2009-10

15. Ndarja me zhvendosje • Përparësitë e ndarjes me zhvendosje janë eliminimi i fragmentimit dhe mundësia të zhvendosen më shumë pjesë. Kjo lejon një shkallë më të lartë të llogaritjeve të shumë programeve dhe e zmadhon efikasitetin e procesorit dhe shfrytëzimin e memorjes. • Mangësi është hardveri plotësues dhe rritja e çmimit. M-r. Fisnik Dalipi USHT 2009-10