Divisão de Trabalho: Gerenciamento de Memória

Instruções Gerais para o Grupo:

Cada aluno deve preparar sua parte para durar aproximadamente o mesmo tempo (ex: 8-10 minutos por aluno, dependendo do tempo total da apresentação).
Mantenham uma coesão entre as partes, fazendo referências ao que já foi dito e preparando o terreno para o próximo colega.
Utilizem os diagramas (Figuras) do material, pois são muito elucidativos.
Ao final, reservem um tempo para uma conclusão geral do grupo, resumindo os principais aprendizados.

Divisão dos Tópicos por Aluno:

Aluno 1: Introdução e Gerenciamento de Memória Sem Abstração

Tópicos:
- A importância do gerenciamento de memória (RAM como recurso crítico).
- Lei de Parkinson para programas.
- O desejo do programador: memória ideal (grande, rápida, não volátil, barata).
- Conceito de Hierarquia de Memórias (cache, RAM, disco).
- Função do Gerenciador de Memória.
- 3.1 Sem abstração de memória: (pp. 125-127)
  - Primeiros computadores: programa via memória física diretamente.
  - Organização da memória: SO na parte inferior/superior, ROM, BIOS (Figura 3.1).
  - Problemas: impossibilidade de múltiplos programas, falta de proteção.
  - Solução parcial com hardware (IBM 360, chaves de proteção).
  - Problema da realocação (Figura 3.2) e realocação estática (limitações).
Ênfase:
- Justificar a necessidade do gerenciamento de memória.
- Explicar os desafios e limitações dos primeiros sistemas sem abstração de memória.
- Destacar o problema da realocação como um motivador para soluções mais avançadas.

Aluno 2: Espaços de Endereçamento e Swapping

Tópicos:
- 3.2 Uma abstração de memória: espaços de endereçamento: (pp. 128-129)
  - A noção de espaço de endereçamento (proteção e realocação).
  - Exemplos de espaços de endereçamento (números de telefone, IPv4).
  - Registradores base e limite: como funcionam para prover espaços privados e realocação dinâmica (Figura 3.3).
- 3.2.2 Troca de processos (Swapping): (pp. 130-131)
  - Motivação: demanda total de memória > RAM disponível.
  - Funcionamento do swapping (Figura 3.4).
  - Compactação de memória: o que é e por que geralmente não é feita.
  - Alocação de memória para processos em crescimento (Figura 3.5).
Ênfase:
- O conceito de espaço de endereçamento como a primeira grande abstração.
- Como registradores base/limite implementam essa abstração de forma simples.
- O swapping como mecanismo para lidar com a sobrecarga de memória, seus benefícios e custos.

Aluno 3: Gerenciamento de Memória Livre e Introdução à Memória Virtual

Tópicos:
- 3.2.3 Gerenciando a memória livre: (pp. 131-133)
  - Mapas de bits (vantagens e desvantagens, Figura 3.6a,b).
  - Listas encadeadas (ordenação, fusão de blocos, Figura 3.6c, Figura 3.7).
  - Algoritmos de alocação:
    - First fit, Next fit.
    - Best fit, Worst fit.
    - Quick fit.
- 3.3 Memória Virtual - Introdução: (p. 134)
  - Problema do "bloatware" e necessidade de executar programas maiores que a RAM.
  - Solução antiga: Sobreposições (overlays) e suas desvantagens.
  - A ideia básica da memória virtual: permitir execução parcial de programas na memória.
Ênfase:
- Comparar os métodos de gerenciamento de memória livre (mapas de bits vs. listas).
- Explicar e comparar os diferentes algoritmos de alocação de memória livre.
- Introduzir o conceito de memória virtual como uma evolução do swapping e overlays.

Aluno 4: Paginação – Conceitos Fundamentais e Tabelas de Página

Tópicos:
- 3.3.1 Paginação: (pp. 134-136)
  - Endereços virtuais e a Unidade de Gerenciamento de Memória (MMU) (Figura 3.8).
  - Páginas (virtuais) e Quadros de página (físicos).
  - Mapeamento de endereços virtuais para físicos (exemplo da Figura 3.9).
  - Falta de Página (Page Fault) e o bit Presente/Ausente.
- 3.3.2 Tabelas de Páginas: (pp. 136-138)
  - Estrutura do endereço virtual: Número da Página Virtual + Deslocamento (Figura 3.10).
  - A Tabela de Páginas como função de mapeamento.
  - Estrutura de uma Entrada da Tabela de Páginas (Figura 3.11):
    - Número do quadro de página.
    - Bit Presente/Ausente.
    - Bits de Proteção (leitura/escrita/execução).
    - Bits Modificada (sujo) e Referenciada.
    - Bit de desabilitação de cache.
Ênfase:
- O mecanismo central da paginação: como a MMU traduz endereços.
- A importância da Tabela de Páginas e o significado de cada campo em uma entrada.
- O que é uma falta de página e como o bit Presente/Ausente é crucial.

Aluno 5: Acelerando a Paginação e Lidando com Memórias Grandes

Tópicos:
- 3.3.3 Acelerando a paginação: (pp. 138-140)
  - Problemas de desempenho da paginação (acessos à memória para a tabela).
  - TLB (Translation Lookaside Buffers) / Memória Associativa (Figura 3.12).
  - Funcionamento da TLB: hit e miss.
  - Gerenciamento da TLB por software (soft miss, hard miss, page table walk).
- 3.3.4 Tabelas de páginas para memórias grandes: (pp. 141-143)
  - Problema do tamanho excessivo das tabelas de página.
  - Tabelas de páginas multinível (conceito e exemplo da Figura 3.13).
  - Tabelas de páginas invertidas (conceito e Figura 3.14).
Ênfase:
- A importância da TLB para o desempenho da paginação e como ela funciona.
- Como as tabelas de página multinível e invertidas abordam o problema do tamanho das tabelas em sistemas com grandes espaços de endereçamento virtual.

Aluno 6: Algoritmos de Substituição de Página

Tópicos:
- 3.4 Algoritmos de substituição de páginas: (pp. 144-152)
  - O problema: quando ocorre uma falta de página e não há quadros livres.
  - Algoritmo Ótimo (teórico, base de comparação).
  - Algoritmo NRU (Não Usadas Recentemente) - classes de páginas.
  - Algoritmo FIFO (Primeiro a Entrar, Primeiro a Sair).
  - Algoritmo Segunda Chance (modificação do FIFO, Figura 3.15).
  - Algoritmo do Relógio (implementação eficiente da Segunda Chance, Figura 3.16).
  - Algoritmo LRU (Menos Recentemente Usada) – ideal, mas difícil de implementar.
  - Simulação de LRU: NFU (Não Frequentemente Usada) e Envelhecimento (Aging) (Figura 3.17).
  - Algoritmo do Conjunto de Trabalho (Working Set) (Figuras 3.18, 3.19).
  - Algoritmo WSClock (Figura 3.20).
- Resumo dos algoritmos de substituição de página (Figura 3.21).
Ênfase:
- Explicar a necessidade de algoritmos de substituição.
- Detalhar o funcionamento, vantagens e desvantagens dos principais algoritmos (especialmente Relógio, Envelhecimento e WSClock, que são práticos).
- Utilizar as figuras para ilustrar os algoritmos.

Aluno 7: Questões de Projeto, Implementação e Segmentação

Tópicos:
- 3.5 Questões de projeto para sistemas de paginação: (pp. 153-160)
  - Políticas de alocação local vs. global (Figura 3.22).
  - Controle de carga e PFF (Page Fault Frequency) (Figura 3.23).
  - Tamanho de página (trade-offs: fragmentação interna vs. tamanho da tabela/overhead de E/S).
  - Páginas compartilhadas (Figura 3.25) e Bibliotecas Compartilhadas (Figura 3.26).
  - Arquivos Mapeados em Memória.
  - Política de Limpeza (daemon de paginação).
- 3.6 Questões de Implementação (Visão geral): (pp. 161-165)
  - Envolvimento do SO com a paginação (criação, execução, falta, término).
  - Tratamento de Falta de Página (passos gerais).
  - Backup de Instrução (Figura 3.27).
  - Armazenamento de Apoio (Backing Store) (Figura 3.28).
  - Separação Política vs. Mecanismo (Figura 3.29).
- 3.7 Segmentação (Visão geral): (pp. 166-168)
  - Conceito de segmentação, vantagens (Figura 3.30, 3.31).
  - Comparação com paginação (Figura 3.32).
  - Implementação pura e fragmentação externa (Figura 3.33).
- Segmentação com Paginação (MULTICS e Intel x86 - brevemente, focando no conceito): (pp. 168-173, Figuras 3.34-3.41).
- 3.8 Pesquisa em gerenciamento de memória e 3.9 Resumo (breve conclusão): (pp. 174-175).
Ênfase:
- As decisões de projeto que impactam o desempenho e a eficiência dos sistemas de paginação.
- Os aspectos práticos da implementação do gerenciamento de memória.
- O conceito de segmentação como uma alternativa/complemento à paginação e como a combinação das duas (ex: MULTICS) tenta obter o melhor de ambos.

Esta divisão tenta equilibrar a quantidade de conteúdo e a complexidade. É importante que os alunos se comuniquem para garantir que a apresentação flua bem. Boa sorte com o trabalho!

Planilha de Divisão de Tópicos: Gerenciamento de Memória (Capítulo 3)

Aluno	Nome do Aluno	Tópico Principal	Subtópicos / Conteúdo Detalhado (Principais Seções do Livro)	Páginas de Referência	Figuras Chave (Exemplos)	Pontos de Ênfase / Dicas
1	Savyo	Introdução e Gerenciamento de Memória Sem Abstração	- Importância do gerenc. de memória, Lei de Parkinson, Desejo do programador, Hierarquia de Memórias, Função do Gerenc. de Memória. - 3.1 Sem abstração de memória: Primeiros computadores, Organização da memória (SO, ROM, BIOS), Problemas (múltiplos programas, falta de proteção), Solução parcial com hardware (IBM 360), Problema da realocação, Realocação estática.	125-127	3.1, 3.2	Justificar a necessidade do gerenc. de memória. Explicar desafios e limitações dos primeiros sistemas. Destacar problema da realocação.
2	André	Espaços de Endereçamento e Swapping	- 3.2 Uma abstração de memória: espaços de endereçamento: Noção (proteção e realocação), Exemplos, Registradores base e limite (realocação dinâmica). - 3.2.2 Troca de processos (Swapping): Motivação, Funcionamento, Compactação de memória, Alocação para processos em crescimento.	128-131	3.3, 3.4, 3.5	O conceito de espaço de endereçamento como abstração. Como registradores base/limite funcionam. Swapping: o que é, benefícios e custos.
3	a definir...	Gerenciamento de Memória Livre e Introdução à Memória Virtual	- 3.2.3 Gerenciando a memória livre: Mapas de bits, Listas encadeadas (fusão de blocos), Algoritmos de alocação (First fit, Next fit, Best fit, Worst fit, Quick fit). - 3.3 Memória Virtual - Introdução: Problema do "bloatware", Sobreposições (overlays), Ideia básica da memória virtual.	131-134	3.6, 3.7	Comparar métodos de gerenc. de memória livre. Explicar e comparar algoritmos de alocação. Introduzir memória virtual como evolução.
4	Hiago	Paginação: Conceitos Fundamentais e Tabelas de Página	- 3.3.1 Paginação: Endereços virtuais e MMU, Páginas e Quadros de página, Mapeamento de endereços, Falta de Página (Page Fault) e bit Presente/Ausente. - 3.3.2 Tabelas de Páginas: Estrutura do endereço virtual (Número da Página + Deslocamento), Tabela de Páginas como função, Estrutura de uma Entrada (Número do quadro, P/A, Proteção, Modif./Ref., Desab. cache).	134-138	3.8, 3.9, 3.10, 3.11	Mecanismo central da paginação (MMU). Importância da Tabela de Páginas e seus campos. O que é uma falta de página.
5	a definir...	Acelerando a Paginação e Tabelas para Memórias Grandes	- 3.3.3 Acelerando a paginação: TLB (Translation Lookaside Buffers) / Memória Associativa, Funcionamento da TLB (hit e miss), Gerenciamento da TLB por software (soft/hard miss, page table walk). - 3.3.4 Tabelas de páginas para memórias grandes: Tabelas de páginas multinível, Tabelas de páginas invertidas.	138-143	3.12, 3.13, 3.14	Importância da TLB para o desempenho. Como tabelas multinível e invertidas resolvem o problema de tabelas grandes.
6	a definir...	Algoritmos de Substituição de Página	- 3.4 Algoritmos de substituição de páginas: Problema, Algoritmo Ótimo, NRU, FIFO, Segunda Chance, Relógio, LRU, Simulação de LRU (NFU, Envelhecimento/Aging), Conjunto de Trabalho (Working Set), WSClock. - Resumo dos algoritmos de substituição de página (Figura 3.21).	144-153	3.15-3.21	Explicar a necessidade dos algoritmos. Detalhar o funcionamento, vantagens e desvantagens dos principais algoritmos práticos (Relógio, Aging, WSClock).
7	a definir...	Questões de Projeto, Implementação e Segmentação	- 3.5 Questões de projeto: Alocação local vs. global, Controle de carga (PFF), Tamanho de página, Páginas/Bibliotecas compartilhadas, Arquivos Mapeados, Política de Limpeza. - 3.6 Questões de Implementação (Visão geral): Envolvimento do SO, Tratamento de Falta de Página, Backup de Instrução, Armazenamento de Apoio, Separação Política/Mecanismo. - 3.7 Segmentação (Visão geral): Conceito, Vantagens, Comparação com paginação, Implementação pura e fragmentação externa. - *Segmentação com Paginação (MULTICS e Intel x86 - brevemente, focar no conceito).* - 3.8 Pesquisa e 3.9 Resumo (breve conclusão do capítulo).	153-175	3.22, 3.23, 3.25-3.33 (e menção a 3.34-3.41 se for falar de Multics/x86)	Decisões de projeto que impactam o desempenho. Aspectos práticos da implementação. Conceito de segmentação como alternativa/complemento à paginação.

Esta estrutura deve ajudar o grupo a se organizar e apresentar o conteúdo de forma equilibrada.

andrrff/ifma_so.md

Divisão de Trabalho: Gerenciamento de Memória