Gerenciamento de Memória: Pilhas, Heaps e Garbage Collectors, Slides of Computer Science

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PCS-3566 / PCS- 3866

LINGUAGENS E COMPILADORES

Prof. João José Neto

Aula 12 – Ambientes de Execução

Ambiente de Execução ( run-time environment )

• É o ambiente computacional em que se

executa o programa-objeto.

• Temas considerados nesta apresentação:
  • Alocações de memória
  • Acessos a variáveis e dados
  • Gerenciamento de memória:
    • alocação de pilha,
    • gerenciamento de heap ,
    • garbage collection

Temas a serem estudados

• Organização da memória
• Códigos e dados binários
• Alocação de área para a pilha
• Dados não locais
• Gerenciamento de Heap
• Arquiteturas

ORGANIZAÇÃO DA MEMÓRIA

Garbage Collector

• Em ambientes com alocação dinâmica de uma memória que

não seja organizada em pilha, a devolução ao sistema, em

instantes arbitrários, das áreas de memória previamente

alocadas, causa o fenômeno da fragmentação da memória

• Por isso, é preciso, de tempos em tempos, compactar a

memória (defragmentá-la) para que ela possa ser utilizada

mais eficientemente

• Propósito do garbage collector
  • Permitir que o ambiente de execução detecte elementos de dados inúteis, com a finalidade de reaproveitar a área de memória por eles ocupada.
  • Na maior parte das implementações de linguagens de programação modernas, esta operação costuma ser efetuada automaticamente pelo ambiente de execução da linguagem.

Organização da memória

• Representação de um programa objeto em

tempo de execução:

• Área de código, para instruções e ponteiros (endereços)
• Heap , onde são dinamicamente alocados:
  • Objetos, registros, vetores, matrizes, cadeias variáveis,.
• Pilha, na qual são alocados estaticamente:
  • Registros de ativação e stack frames
  • Objetos, registros, vetores, matrizes e cadeias variáveis

CÓDIGOS E DADOS BINÁRIOS

Endereços de memória

• A memória consiste de um banco de bits, contiguamente dispostos
• A memória se organiza em unidades formadas por grupos de n bits, cada qual associado a seu próprio endereço, que é único no sistema
• Computadores clássicos (até 1980) apresentavam n entre 1 e 80
• A linguagem de programação C consagrou o byte (n=8) como a única escolha realística
• Deseja-se em geral guardar números e instruções na memória
• Idealmente, existem, para cada byte, 2 8 =256 combinações possíveis, mas deseja-se armazenar números pertencentes a domínios bem mais amplos
• Para isso, a palavra é um conceito mais adequado, pois constitui uma entidade formada por 4 bytes consecutivos, comportando 2 8x = 2 32 = 4294967296 combinações diferentes de bits.

Endianness Byte Byte Byte Byte 0 1 2 3 32 bits Big-endian word 32 bits Little-endian word Byte Byte Byte Byte Byte Byte Byte Byte

Endianness

• ARM32 é um processador little-endian
  • O byte menos significativo fica na

posição de memória de endereço mais

baixo

Adição, em complemento de dois 111 110 100 101 011 010 000 001 Consideremos todos os inteiros de 3 bits:

111 110 100 101 011 010 000 001

Consideremos todos os inteiros de 3 bits

Consideremos agora a operação de

somar uma unidade

Adição, em complemento de dois

Adição, em complemento de dois 111 110 100 101 011 010 000 001

Consideremos todos os inteiros de 3 bits

Consideremos a operação de

somar outra unidade

Adição, em complemento de dois 111 110 100 101 011 010 000 001

Consideremos todos os inteiros de 3 bits

Consideremos a operação de

somar mais outra unidade +