《存儲(chǔ)器管理傳》PPT課件.ppt

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1、基本分頁(yè)存儲(chǔ)管理模式作業(yè)地址空間劃分成連續(xù)的大小相同的頁(yè)面內(nèi)存劃分成連續(xù)的大小相等的塊（也稱(chēng)為頁(yè)框）頁(yè)面的大小與內(nèi)存塊的大小完全相同作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存時(shí)其不同的頁(yè)面對(duì)應(yīng)于內(nèi)存中不同的塊，連續(xù)頁(yè)面可以對(duì)應(yīng)不連續(xù)的塊。2021/7/22地址結(jié)構(gòu)用戶(hù)程序的劃分是由系統(tǒng)自動(dòng)完成的，對(duì)用戶(hù)是透明的。一般，一頁(yè)的大小為2的整數(shù)次冪，因此，地址的高位部分為頁(yè)號(hào)，低位部分為頁(yè)內(nèi)地址頁(yè)號(hào)頁(yè)內(nèi)地址0111231頁(yè)號(hào)P頁(yè)內(nèi)位移量W編號(hào)0~1048575相對(duì)地址0~40952021/7/22頁(yè)表將頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址轉(zhuǎn)換成內(nèi)存地址，必須要有一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用來(lái)登記頁(yè)號(hào)和塊的對(duì)應(yīng)關(guān)系和有關(guān)信息。這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱(chēng)為頁(yè)表。頁(yè)表

2、的作用就是實(shí)現(xiàn)從頁(yè)號(hào)到物理塊號(hào)的地址映射。2021/7/22地址變換過(guò)程2021/7/22計(jì)算時(shí)要注意：若給出的地址字為16進(jìn)制，則將其轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，然后，根據(jù)頁(yè)長(zhǎng)及程序地址字的長(zhǎng)度，分別取出程序地址字的高幾位和低幾位就得到頁(yè)號(hào)及頁(yè)內(nèi)地址。如頁(yè)長(zhǎng)為2K，程序地址字為16位，則高5位為頁(yè)號(hào)，低11位為頁(yè)內(nèi)地址。2021/7/22若給出的地址字為10進(jìn)制，則用公式：程序地址字/頁(yè)長(zhǎng)商為頁(yè)號(hào)，余數(shù)為頁(yè)內(nèi)地址。如程序地址為8457，頁(yè)長(zhǎng)為4KB，則8457/4096可得：商為2，余數(shù)為256。2021/7/22分頁(yè)存儲(chǔ)管理中的信息保護(hù)分頁(yè)存儲(chǔ)管理中的存儲(chǔ)信息保護(hù)從兩個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)。一、在分離程

3、序地址字的頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址時(shí)判別訪問(wèn)是否合法，若產(chǎn)生的頁(yè)號(hào)滿(mǎn)足下式為合法：0<=頁(yè)號(hào)<程序地址空間的頁(yè)數(shù)上述判斷由硬件自動(dòng)做，若不合法，硬件產(chǎn)生越界中斷，由操作系統(tǒng)的越界中斷處理程序進(jìn)行處理。2021/7/22二、在頁(yè)表中增加用于存取控制和存儲(chǔ)保護(hù)的信息，當(dāng)要訪問(wèn)某頁(yè)時(shí)系統(tǒng)要根據(jù)該頁(yè)的存取控制和存儲(chǔ)保護(hù)信息檢查訪問(wèn)是否合法。（主要用來(lái)判斷訪問(wèn)是否越權(quán)）2021/7/222、快表和聯(lián)想存儲(chǔ)器在前述的頁(yè)地址變換過(guò)程中有一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，那就是每一次對(duì)內(nèi)存的訪問(wèn)都要訪問(wèn)頁(yè)表，頁(yè)表是放在內(nèi)存中的，也就是說(shuō)每一次訪問(wèn)內(nèi)存的指令至少要訪問(wèn)兩次內(nèi)存，運(yùn)行速度要下降一半。第一次訪問(wèn)內(nèi)存中的頁(yè)表，從中找到

4、指定頁(yè)的物理塊號(hào)，再將塊號(hào)與頁(yè)內(nèi)偏移量W拼接，形成物理地址第二次訪問(wèn)內(nèi)存時(shí)，才是從第一次所得地址中獲得所需數(shù)據(jù)（獲向此地址中寫(xiě)入數(shù)據(jù)）2021/7/22解決這個(gè)問(wèn)題的一種方法是把頁(yè)表放在一組快速存儲(chǔ)器中（Cache），從而加快訪問(wèn)內(nèi)存的速度。我們把這種快速存儲(chǔ)器組成的頁(yè)表稱(chēng)為快表，把存放在內(nèi)存中的頁(yè)表稱(chēng)為慢表?？毂碛纸新?lián)想存儲(chǔ)器（associativememory）或TLB（Translationlookasidebuffers）用以存放當(dāng)前訪問(wèn)的那些頁(yè)表項(xiàng)2021/7/22地址變換過(guò)程：在CPU給出有效地址后，由地址變換機(jī)構(gòu)自動(dòng)將頁(yè)號(hào)P送入高速緩沖寄存器，并將此頁(yè)號(hào)與高速緩存中的所

5、有頁(yè)號(hào)進(jìn)行比較，若其中有與此相匹配的頁(yè)號(hào)，便表示所要訪問(wèn)的頁(yè)表項(xiàng)在快表中，可直接從快表中讀出該頁(yè)所對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)，并送到物理地址寄存器中如果未找到對(duì)應(yīng)的頁(yè)表項(xiàng)，則還須再訪問(wèn)內(nèi)存中的頁(yè)表，找到后，把從頁(yè)表項(xiàng)中讀出的物理塊號(hào)送地址寄存器；同時(shí)將此頁(yè)表項(xiàng)存入快表的一個(gè)寄存器單元中。如果聯(lián)想寄存器已滿(mǎn)，則OS必須找到一個(gè)老的且已被認(rèn)為不再需要的頁(yè)表項(xiàng)，將它換出。2021/7/22p’頁(yè)表地址越界L比較P>=Lpp’...快表b+頁(yè)號(hào)p頁(yè)內(nèi)地址dP’d物理地址頁(yè)表地址寄存器頁(yè)表長(zhǎng)度寄存器邏輯地址有快表的地址映射2021/7/224.3.3兩級(jí)頁(yè)表和多級(jí)頁(yè)表當(dāng)頁(yè)表項(xiàng)很多時(shí)，僅采用一級(jí)頁(yè)表需要大片

6、連續(xù)空間，可將頁(yè)表也分頁(yè)，并對(duì)頁(yè)表所占的空間進(jìn)行索引形成外層頁(yè)表。由此構(gòu)成二級(jí)頁(yè)表。更進(jìn)一步可形成多級(jí)頁(yè)表。2021/7/22二級(jí)頁(yè)表結(jié)構(gòu)及地址映射邏輯地址結(jié)構(gòu)可描述如下：2021/7/22二級(jí)頁(yè)表結(jié)構(gòu)及地址映射2021/7/22具有兩級(jí)頁(yè)表的地址變換機(jī)構(gòu)2021/7/22頁(yè)式存儲(chǔ)管理方案小結(jié)某計(jì)算機(jī)采用二級(jí)頁(yè)表的分頁(yè)存儲(chǔ)管理方式，按字節(jié)編制，頁(yè)大小為210字節(jié)，頁(yè)表項(xiàng)大小為2字節(jié)，邏輯地址結(jié)構(gòu)為邏輯地址空間大小為216頁(yè)，則表示整個(gè)邏輯地址空間的頁(yè)目錄表中包含表項(xiàng)的個(gè)數(shù)至少是（）A、64B、128C、256D、512頁(yè)目錄號(hào)頁(yè)號(hào)頁(yè)內(nèi)偏移量2021/7/22邏輯地址轉(zhuǎn)物理地址：101

7、734250塊號(hào)頁(yè)號(hào)10010111000000101001011100000100頁(yè)表首址+09程序地址0A5C物理地址為：125C2021/7/22在分頁(yè)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，有一作業(yè)大小為4頁(yè)，頁(yè)長(zhǎng)為2K，頁(yè)表如下：試借助地址變換圖（即要求畫(huà)出地址變換圖）求出邏輯地址4635所對(duì)應(yīng)的物理地址。頁(yè)號(hào)塊號(hào)051327362021/7/2231637250塊號(hào)頁(yè)號(hào)01000011011000100100001101100111頁(yè)表首址+010物理地址為：1487