Nei sistemi operativi, la gestione della memoria implica assegnare blocchi disponibili ai processi in esecuzione. La memoria può essere frammentata in blocchi liberi di varie dimensioni, detti holes (buchi), tra blocchi occupati dai processi.
HOLES
Un hole è un blocco di memoria contigua libera, disponibile per essere assegnata a un processo. La memoria può contenere più holes di dimensioni diverse, e la strategia di allocazione determina quale hole scegliere per un processo che richiede un certo spazio.
ALLOCAZIONE STATICA
L’allocazione statica della memoria prevede che la memoria sia suddivisa in partizioni di dimensione fissa, definite a priori. Ogni processo viene assegnato a una partizione indipendentemente dal suo reale fabbisogno. Questo metodo è semplice da gestire, ma poco flessibile: se un processo richiede più memoria della partizione disponibile, è necessario modificare o ricompilare il programma. L’allocazione statica può causare frammentazione interna, cioè memoria sprecata all’interno delle partizioni assegnate, e non consente rilocazioni durante l’esecuzione. È tipica dei sistemi semplici o embedded e si collega al compile-time binding, dove gli indirizzi fisici sono fissati a compilazione.
ALLOCAZIONE DINAMICA
L’allocazione dinamica della memoria consiste nell’assegnare ai processi blocchi di memoria durante l’esecuzione, in base alle loro reali necessità, sfruttando gli spazi liberi (holes) presenti in memoria. Questo metodo è più flessibile rispetto all’allocazione statica e permette rilocazioni e gestione dinamica della memoria, riducendo lo spreco iniziale. Tuttavia, può generare problemi di frammentazione, a seconda della strategia utilizzata. L’allocazione dinamica può essere:
Allocazione contigua:
In questo approccio, i processi vengono assegnati a blocchi contigui di memoria. Il sistema operativo sceglie il blocco più adatto tra gli hole disponibili tramite una policy di allocazione, come first-fit, best-fit o worst-fit. Eventuale spazio residuo viene lasciato come nuovo hole. Il problema principale è la frammentazione esterna, cioè la presenza di spazi liberi troppo piccoli e non contigui per essere utilizzati dai processi successivi. Questo tipo di allocazione si collega al load-time binding o run-time binding, poiché gli indirizzi fisici vengono calcolati al caricamento o durante l’esecuzione.
Allocazione a pagine (paging):
In questo approccio, la memoria fisica è divisa in frame di dimensione fissa, e ogni processo è suddiviso in pagine della stessa dimensione. Ogni pagina può essere allocata in qualsiasi frame libero, senza necessità di contiguità. La traduzione tra indirizzi virtuali e fisici avviene tramite la MMU e le page table. La paginazione elimina la frammentazione esterna, ma può introdurre una frammentazione interna, limitata allo spazio inutilizzato all’interno dell’ultima pagina di ciascun processo. Questo meccanismo è alla base dei moderni sistemi di memoria virtuale, permettendo l’esecuzione efficiente e sicura di più processi contemporaneamente.