Traducción de direcciones

Marisa Gil
Procesos y Flujos
Traducción de direcciones
1. Compilación
2. Montaje
3. Carga/ejecución
4. Reubicación/protección
Bibliografía
Silberschat and Galvin
Sistemas Operativos. Conceptos fundamentales.
Parte III: Administración de almacenamiento
Stallings
Operating Systems. Fourth Edition.
Chap 7.1, 7.2, Appendix 7A (Loading and Linking)
Levine
Linkers&Loaders
Morgan Kaufmann Publishers, 2.000
Introducció als Sistemes Operatius
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Marisa Gil
TRADUCCION DE DIRECCIONES
Recordar.....
• Todo lo que se ejecuta ha de estar en memoria principal
• Multiprogramación => varios procesos en memoria física
• Todos los procesos comparten el mismo espacio físico =>
• el SO ha de garantizar protección
• después de la CPU, la memoria es el recurso más importante para gestionar
memoria física
.EXE
.C
...
fichero fuente
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fichero ejecutable
fichero cargado
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TRADUCCION DE DIRECCIONES
Construcción de un fichero ejecutable
• EDICIÓN: editar en LAN el programa, con nombres de variables y funciones
con un significado para el programador.
• COMPILACIÓN: a partir de los nombres, genera símbolos identificando tipos,
direcciones.... Marca los nombres desconocidos (no resueltos) que están en
otros ficheros o en librerías.
• MONTAJE: sustituye los símbolos por números; busca todas las referencias no
resueltas vinculándolas a direcciones relativas generando un único fichero de
salida; ajusta las direcciones de memoria del código y de los datos. Generalmente, también genera una tabla de símbolos para el cargador, debugger u
otros programas posteriores.
• CARGA: copia un fichero ejecutable en memoria física. Tiene que ver con la
reubicación.
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TRADUCCION DE DIRECCIONES
Construcción de un fichero ejecutable
cargador
librerías con otros
módulos objeto
editor
montador
compilador
código compilar código
objeto
fuente
(LAN)
montar
DISCO
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código
ejecutable
cargar en
memoria
física
MEMORIA
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TRADUCCION DE DIRECCIONES
Compilación
int a()
{.....}
/* Tabla de símbolos */
a: proc 500
func: proc extern
main()
COMPILACIÓN
{
a();
func();
/* Codigo */
0: /* Inicio main */
.....
}
fichero fuente
100: call 500
102: call func
.....
500: /* codigo de a */
.....
fichero objeto
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TRADUCCION DE DIRECCIONES
Montaje (linker)
• El montaje es la única etapa del proceso de compilación que maneja todo el
código del programa junto y hace transformaciones que afectan al programa
como unidad.
• El trabajo básico de un montador o cargador es la resolución de símbolos: vincular nombres de más abstracto a más concreto.
• Tiene una fase de reubicación de código: traduce direcciones de módulos a direcciones relativas al programa como unidad.
Reubicación: Proceso de asignar direcciones cargadas en las diversas partes
de un programa y ajustar los datos y el código en el programa para reflejar las
direcciones asignadas. El montador construye un programa a partir de múltiples subprogramas.
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TRADUCCION DE DIRECCIONES
Carga
Definición: copia de un programa desde un almacenamiento secundario (por ejemplo, disco) a
memoria principal.
• Las direcciones en las cuales se ejecuta un programa no se conocen hasta que el
SO carga el programa en memoria
• En el proceso de carga, el programa es reubicado como un todo en la dirección
de carga.
• Aunque hay un considerable solapamiento de tareas en la actualidad, se puede
decir que el montador trata principalmente con la resolución de símbolos
y el cargador con la carga de programas.
• Ambos pueden reubicar.
• Ambos trabajan con código objeto.
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TRADUCCION DE DIRECCIONES
Carga
librerías
fichero ejecutable
programa
montaje del programa
carga del programa
ficheros en código objeto
memoria física
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TRADUCCION DE DIRECCIONES
Memoria lógica versus memoria física
Espacio de
direcciones lógicas
FFFFFFFFh
Vista del
Programador 1
Memoria física
Sistema
(2 GB)
Usuario 1
(2 GB)
00000000h
Vista del
Programador 2
FFFFFFFFh
Sistema
(2 GB)
00000000h
Usuario 2
(2 GB)
FFFFFFFFh
Sistema
(2 GB)
Vista del
Programador 3
00000000h
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Usuario 3
(2 GB)
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TRADUCCION DE DIRECCIONES
Espacio de direcciones
• Protege a cada proceso del resto de procesos
• Protege al SO de los procesos de usuario
• Proporciona una gestión eficiente del almacenamiento disponible
Es un concepto fuertemente ligado a la protección
espacio de
direcciones
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TRADUCCION DE DIRECCIONES
Protección entre espacios de direcciones
0xFFFFF
Programa de
usuario
multiprogramación
programa 1
programa 2
programa 3
S.O.
S.O.
0
• Modo de ejecución (usuario-kernel)
• Fronteras entre espacios (direcciones límite)
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TRADUCCION DE DIRECCIONES
Espacio de direcciones del SO
• Accesible por todos los programas
• Direcciones lógicas que pertenecen al espacio de direcciones de cada programas
espacio
del usuario
espacio
del sistema
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espacio lógico
llamadas al sistema
PCB
buffers de E/S
...
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TRADUCCION DE DIRECCIONES
Multiprogramación
• Cuánta memoria asignar a cada proceso
• Equiparticiones
• Cantidad fija
• Cantidad variable
• Dónde ubicar a cada proceso
• Momento de vincular la dirección lógica a la física
• Vínculo estático/variable en ejecución
• Grado de multiprogramación
• Número máximo de procesos que se pueden cargar en memoria
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TRADUCCION DE DIRECCIONES
MMU
Alguien se ha de encargar de:
• direcciones lógicas iguales convivan en el espacio físico sin problemas,
• exista protección entre procesos y para el SO,
• la gestión del espacio físico (libre y ocupado) sea eficiente
@ lógica
@ física
CPU
MMU
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TRADUCCION DE DIRECCIONES
Registro de reubicación
• También se conoce como Registro Base:
• Contiene la dirección a partir de la cual está cargado el programa
• El Sistema Operativo tiene su propio Registro de Reubicación (RR)
• Además, el SO pude saltarse si quiere el RR y generar direcciones físicas
• utilizar el RR del programa de usuario
• generar directamente direcciones físicas
MMU
CPU
@ lógica
@física
@ física
(bypass del
circuíto)
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TRADUCCION DE DIRECCIONES
Registro de reubicación
• Fijo: lo inicializamos al principio y ya no se modifica en toda
la ejecución del programa. REUBICACIÓN ESTÁTICA.
• Variable: puede modificarse su valor durante la ejecución de
un programa: un programa puede moverse en memoria
durante su ejecución. REUBICACIÓN DINÁMICA.
RRS
SO
RRU
0
Carga en memoria
P
PSW
RRU
RRS
00
01
10
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modo
RRU
bypass
(inhibir el multiplexor)
CPU
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RRS
@lógica
+
@física
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TRADUCCION DE DIRECCIONES
Protección
• Controlar por hardware que no se supere la zona de memoria asignada
RRU
RRS
RRU
+
TAMAÑO
modo
TAMAÑO
CPU
@lógica
<
sí
+
@física
no
error
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