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IMPLICACIONES EN EL SISTEMA OPERATIVO DE

LA MEMORIA RÁPIDA, BARATA Y NO VOLÁTIL

Resumen:

El presente artículo habla sobre las nuevas tecnologías de memorias resistivas,
haciendo mención a la PCM (Phase Change Memory/Memoria de Cambio de
Fase) y a Memristors, las cuales tienen la posibilidad de proveernos gran
capacidad de almacenamiento, rápido en sistemas de memoria no volátil,
proponiéndonos nuevas alternativas para el diseño de los sistemas operativos,
ya que anteriormente solo se basaba en la memoria RAM.

Introducción:

Las nuevas tecnologías de memoria prometen nuevas características de las
computadoras integradas en nuestros dispositivos móviles, por ejemplo
imaginemos el impacto que tendría tener en nuestro Smartphone un chip de 1
TB con almacenamiento no volátil de rápido acceso.
Este artículo busca discutir las formas en que la barata NVRAM puede afectar
sustancialmente el diseño de los sistemas operativos. Los sistemas operativos
actuales están diseñados pensando en dos niveles de memoria desde hace
más de 50 años, una memoria primaria rápida y otra memoria secundaria lenta,
como por ejemplo la Memoria RAM y el Disco Duro, por ejemplo se verían
afectados:
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El sistema de Entrada / Salida.
La memoria Virtual.
El sistema de protección.
El planificador.
La gestión de los procesos.
La forma de inicio de los programas.

Alternativas de Hardware

La PCM y los Memristors son una de las alternativas más viables de NVRAM
baratas. La PCM se basan en un material calcogenuro que, cuando se calienta,
puede ser enfriado en estados cristalinos o amorfos que tienen propiedades
muy diferentes de resistividad, por lo tanto, puede codificar información binaria.
Los Memristors son elementos de circuito de dos terminales pasivos cuya
resistencia es una función de la historia que actualmente fluía a través del
dispositivo.

Seguridad y Privacidad: la volatilidad es beneficioso en casos de la destrucción de claves cifradas o datos descifrados. que influyen en el diseño de los componentes del sistema operativo. dentro de sus mayores características encontramos el rendimiento. métodos y algoritmos para trabajar con las NVRAM. . y la fiabilidad del sistema global. aunque la NVRAM no define los cambios en un SO. pero propone cambios para usar las NVRAM. esto debido a que los datos tendrán menor probabilidad de perderse.Figura 1: Sistema de opciones de arquitectura para la NVRAM. por lo tanto esto definiría nuevas estrategias. Las nuevas tecnologías de memoria prometen características cuyo impacto se da en términos generales. NVRAM tiene el potencial de influir en el diseño de los principales sistemas operativos. seguridad y privacidad. Conclusiones: El artículo propone la discusión de las implicancias en futuros Sistemas Operativos que puedan usar las nuevas NVRAM. si la aplicación se olvida de realizarlo puede generar una interrupción maliciosa. Características de NVRAM La existencia de dos niveles básicos de almacenamiento (Rápido-Volátil y Lento-No volátil) ha sido desde hace mucho tiempo premisa de la mayoría de los sistemas informáticos.   Fiabilidad: los sistemas pueden ser más fiables. donde ya no se tendrá la limitación de una memoria pequeña y volátil.

la memoria de almacenamiento con NVRAM y la memoria DRAM. debido a que no tendremos la limitación actual de la memoria real que es el tamaño. En lo que respecta al hardware y de acuerdo al gráfico mostrado en la publicación. haciendo el trabajo que antes se hacían con la DRAM y el Disco Duro.por lo tanto esto definiría nuevas estrategias. .. ya que definirá muchos cambios en el sistema operativo para su aprovechamiento. En lo que respecta al software podemos decir que la NVRAM podrá influenciar en el diseño de los componentes del sistema operativo. obligando a rediseñar el sistema de archivos (file system) a uno nuevo para trabajar con el NVRAM con mayor velocidad de acceso. Podría usarse completamente un único tipo de memoria como la NVRAM (D). ya que ambas tendrían tiempos de velocidad rápidos. el CPU manejaría dos tipos de memoria distintas. En el artículo nos centramos en el uso de la PCM. para ampliar el tema puedo podría decir que el tener la posibilidad de trabajar una nueva memoria como la NVRAM. una volátil y otra no volátil. EN LOS COMPONENTES DEL SISTEMA OPERATIVO. evitando el problema de la velocidad de acceso lento por el uso de cabezales. el diseño de los principales componentes del sistema operativo. como la memoria virtual los ordenadores de hoy en día tienen dos niveles de almacenamiento: Un almacenamiento primario de memoria volátil. en los programas y los modelos de ejecución del sistema operativo. algunos cambios que se verían afectados:        Cambios Cambios Cambios Cambios Cambios Cambios Cambios en en en en en en en los métodos de organización de la memoria. métodos y algoritmos para trabajar con las NVRAM". de gran capacidad y durable. Como segunda alternativa (B) el NVRAM reemplazará al Disco Duro. así de esta manera el CPU tendría la posibilidad de trabajar con ambas memorias. los programas y los modelos de ejecución del sistema operativo. las estrategias de administración de la memoria. la forma como se asigna o desasigna la memoria. que es rápido y de poca capacidad y un almacenamiento secundario lento. Podría compartirse en un mismo espacio de memoria físico (C). crea nuevas posibilidades para el uso de esta nueva memoria. el sistema de archivos. para lo cual la NVRAM deberá ser tan rápida como la DRAM. se puede concluir también que el sistema actual (A) donde el CPU únicamente cuenta con la DRAM como memoria principal por su rápido acceso y usando el Disco Duro como memoria secundaria por su acceso más lento. y las características de rendimiento y fiabilidad de todo el sistema. la forma como se maneja la tabla de particiones. ¿cuales? Estimado profesor para responder a su reflexión. considerando por eso a esta alternativa como la más avanzada. para lo cual indicaremos tres alternativas para el diseño del sistema operativo basados en el interfaz de hardware/software..

o también proporcionar interfaces y semánticas separadas para la memoria virtual y el archivo de sistemas. la memoria no volátil podría influir en nuestros modelos de cómo se instalan los programas. y ejecutaron. casi todo el estado de ejecución es duradero. Sistemas de protección independientes para el almacenamiento primario y secundario. Granularidad de página. Incluso con los sistemas operativos y aplicaciones no modificados. los sistemas de VM tratan a la página como la unidad de asignación. como ordenador debe tener la capacidad de reanudar la ejecución en que se detuvo. Con el uso de NVRAM ambos sistemas de protección deben ser reconsiderados. En los sistemas basados en la NVRAM. Hoy en día. mientras que los sistemas de archivos tienen una estructura de protección más rica pero más gruesa. los sistemas de VM tratan a la memoria principal como una memoria cache rápida y como almacenamiento secundario la paginación de datos entre estos dos niveles. Aplicaciones y Procesos. muchos aspectos del diseño de la Memoria Virtual son influenciados por esto. aspectos como: - - - - Búsqueda. la memoria no volátil puede afectar varios aspectos de cómo los usuarios. su estado post instalado en el . rápido y gran espacio de almacenamiento. después de un corte de energía que se ha restaurado. estructuras alternativas como un único espacio de direcciones del sistema operativo deben ser más apropiados. En términos más generales. ya que habrá un único nivel de almacenamiento. y los sistemas operativos interactúan con aplicaciones y procesos en ejecución. y cómo manejan los sistemas de fallas de software. la protección del hardware. Espacios de direcciones múltiples. programadores. en un equipo basado en NVRAM se considera que el sistema operativo debe exponer un único sistema de almacenamiento lógico tanto a los programas como a los usuarios. lo que significa arrancar. La VM proporciona protección de páginagranularidad forzada por hardware. y la transferencia entre la memoria principal y el disco. EN LOS MODELOS DE EJECUCIÓN. El tamaño de la página está definida por muchos aspectos. los sistemas de VM de hoy proporcionan espacios de direcciones separados para cada proceso. - Instalación de la aplicación y puesta en marcha. con la excepción de restablecer cualquier estado perdido de un dispositivo volátil. Usando NVRAM tendrías un único. mientras que los sistemas de archivos exponen un solo espacio de nombres global. Trabajando con NVRAM tendríamos un único nivel de almacenamiento físico. EN EL SISTEMA DE ARCHIVOS (FS).Memoria Virtual (VM). existen aplicaciones en tres formas diferentes: su estado empaquetado antes de la instalación. actualmente está demostrado que los sistemas operativos optimizados para direccionamiento de byte pueden obtener un más alto rendimiento en el almacenamiento no volátil comparado con los sistemas de archivos existentes. como se lanzaron. sin embargo tratándose de NVRAM podría no ser necesario la creación de páginas. no se pierde.

a pesar de que se espera que la NVRAM a ser grandes y barato. Mientras que algunas estructuras del sistema podrían ser duradera después de la pérdida de energía. que tiene el potencial de influir en la fiabilidad. mientras NVRAM recibe energía. y su estado de ejecución cuando se pusieron en marcha en los procesos. si las aplicaciones no terminan. si una aplicación experimenta un fallo. debido NVRAM es no volátil. todo el sistema podría reanudar ininterrumpida tras restablecerse la alimentación. sin necesidad de recargar contexto de memoria. podemos cambiar la idea de que un ciclo de alimentación debe desencadenar la pérdida de estado de ejecución del sistema operativo y la reinicialización del sistema. Los sistemas operativos y los usuarios pueden necesitar para identificar los puntos de control de seguridad en que los programas se pueden revertir. y lo que estos conceptos significan. ya que su estado de ejecución es duradero y. ¿Es el usuario. la seguridad y la privacidad. en efecto. es un punto de control para el proceso. troncos o estado puesto de control con el tiempo tendrá que ser recogido de basura. Además. aunque esto no es deseable en el caso de los parches de seguridad urgentes. En el otro extremo. Hoy en día. muchas de las preguntas planteadas acerca de los modelos de ejecución se aplican a los sistemas operativos también.- - sistema de archivos. Creemos . Fallos. reversión. Actualizar. incluso cuando la CPU está apagado. el sistema operativo podría ocasionar que la energía deje de fluir a la CPU y la memoria por completo cuando el sistema es completamente inactivo. y restablecer una aplicación. Dada la memoria no volátil. otros. En términos más generales. tales como los relacionados con la red y dispositivos de E / S pueden-deben ser reexaminado y actualizado. como las diferencias entre a largo plazo del estado de aplicación duradera y estado de ejecución de transitorios a corto plazo disminuyen. CARACTERISTICAS DEL SISTEMA. En esta línea. parar. cada aplicación que reside en un equipo local podría ser perpetuamente "activa". El caso más simple es tratar a una actualización como una versión separada o puesto de control de la aplicación. el arranque del sistema operativo o reinicio es un evento con demasiada frecuencia. la actualización de las aplicaciones se vuelve más complicado. tenemos que reconsiderar que decide cuándo y cómo iniciar. lo que permite a los usuarios elegir cuándo cambiar entre lo viejo y lo nuevo. Del mismo modo. la NVRAM da sistemas más flexibilidad para apagar subconjuntos de la computadora. Trabajando con NVRAM en lugar de distinguir entre las aplicaciones inactivas y procesos activos. un espacio de direcciones persistente puede convertirse en una responsabilidad: algún mecanismo debe estar en su lugar para recuperarse. sin embargo. o de otra manera rejuvenecer la aplicación. el desarrollador de la aplicación o el sistema operativo que toma estas decisiones? Sistemas Operativos. Algunos dispositivos de E / S pueden ser capaces de continuar transferencias de DMA. reanudar rápidamente cuando llega el trabajo a través de un dispositivo externo.

las aplicaciones deberán borrar esta información para que no pueda ser accesible por otras aplicaciones después de un problema accidental o malintencionado. Fiabilidad. Seguridad. en el escenario de memoria no volátil. En cualquier caso (robo o intrusión). la NVRAM puede exacerbar este riesgo. los datos críticos sobre el dispositivo está en riesgo. incluso después de un dispositivo está apagado. sólo los usuarios podrán indicar los riesgos de perder (o retención) diferentes piezas de información. y en algunos casos. Además. gracias a la proliferación de los ordenadores portátiles.que puede ser beneficioso para los sistemas y usuarios. Tenemos la sospecha de que los sistemas operativos y lenguajes de programación tendrán que dejar que los programadores y aplicaciones ayudan a manejar los problemas de volatilidad y durabilidad. Privacidad y Forense. el riesgo de la divulgación de información tras el robo o ruptura en se amplifica como datos perdurarán indefinidamente. En el caso de que el estado de ejecución es duradera. dispositivos informáticos de los usuarios son cada vez más propensos a robos. NVRAM hace que los ataques de arranque en frío sean insignificantes de realizar. ya que no conserva cierta información personal como claves y datos de carácter privado. Por lo tanto en ciertos casos la volatilidad es buena. y teléfonos inteligentes. los sistemas basados en la NVRAM puede ser más fiable: los datos es menos probable que se pierda después de un accidente. los ordenadores siguen siendo susceptibles a los ataques de los adversarios remotos o malware local. para evitar consecuencias perjudiciales. Sólo las aplicaciones son conscientes del significado de ciertos tipos de datos. o en ausencia de políticas adecuadas de recolección de basura. debido a todo el estado de ejecución es no volátil y fallo de alimentación se desacopla del fallo del sistema. almohadillas. . pero algunos se debe tener cuidado. Sin embargo se plantean dos cuestiones importantes como la corrupción de datos y la portabilidad de datos. En el otro lado de la moneda se encuentra la privacidad y confidencialidad: si estos registros forenses no están adecuadamente protegidos.