[工學(xué)]操作系統(tǒng)第5章(編輯修改稿)
2024-11-14 23:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 1 ? ? 頁表 物理地址22 基本概念 (2)快表的地址轉(zhuǎn)換 越界中斷 頁表寄存器 邏輯地址 頁表始址 頁表長度 頁號 頁內(nèi)位移 + 頁號 塊號 頁號 塊號 0 1 輸入 1 ? 寄存 器 快表 頁表 物理地址?23 純分頁系統(tǒng) 純分頁系統(tǒng)的地址轉(zhuǎn)換過程 如下： 頁 號 位移如頁號 頁表大小，則中斷邏輯地址+大小 頁表始址如果訪問不允許，則中斷頁框號 位移 物理地址頁框號 存儲控制頁描述子頁表24 請求式分頁系統(tǒng) 請求式分頁系統(tǒng)是目前常用的一種實現(xiàn)虛擬存儲器的方式 。 其基本思想是 ， 作業(yè)在運行之前 ，只把當(dāng)前需要的一部分頁面裝入內(nèi)存 ， 當(dāng)需要其他頁面時 ， 才自動選擇一些頁交換到輔存 ，同時調(diào)入所需的頁到內(nèi)存中 。 在請求式分頁系統(tǒng)中 ， 其地址轉(zhuǎn)換類似于純分頁系統(tǒng)的地址轉(zhuǎn)換 ， 如果訪問的頁已在內(nèi)存中 ， 則與純分頁系統(tǒng)的地址轉(zhuǎn)換過程類似；如果發(fā)生缺頁 ， 通常的作法是由硬件發(fā)出中斷信號 ， 再由操作系統(tǒng)的相應(yīng)軟件負(fù)責(zé)調(diào)入其所缺的頁面 。 25 硬件支持及缺頁處理 為了實現(xiàn)請求式分頁，系統(tǒng)必須有一定的硬件支持，這包括頁表、快表硬件設(shè)施，除此之外，還需要依賴內(nèi)存管理單元來完成地址轉(zhuǎn)換的任務(wù)，并且當(dāng)出現(xiàn)缺頁時，在硬件方面，還須增加缺頁中斷響應(yīng)機構(gòu)。 26 硬件支持及缺頁處理 1. 頁表 分頁系統(tǒng)中的從邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換是通過頁表來實現(xiàn)的。頁表是數(shù)組，每一表目對應(yīng)進程中的一個虛頁，頁表表目通常為 32位，它不僅包含該頁在內(nèi)存的基地址，還包含有頁面、內(nèi)存塊號、改變位、狀態(tài)位、引用位和保護權(quán)限等信息。 27 硬件支持及缺頁處理 2. 快表 快表是為了加快地址轉(zhuǎn)換速度而使用的一個聯(lián)想高速緩存，使用快表進行地址轉(zhuǎn)換的速度比頁表要快很多倍。快表由硬件實現(xiàn)，每個表目對應(yīng)一個物理頁框，包含如下信息：頁號、物理塊號、數(shù)據(jù)快表、指令快表和保護權(quán)限。 28 硬件支持及缺頁處理 3. 內(nèi)存管理單元 內(nèi)存管理單元 MMU主要是用來完成地址轉(zhuǎn)換，它具有如下功能：將邏輯地址分為頁號和頁內(nèi)位移，在頁表中先找到與該頁對應(yīng)的物理塊號，再將其與頁內(nèi)位移一起組成物理地址；管理硬件的頁表地址寄存器；當(dāng)頁表中的狀態(tài)位為“ 0” ，或頁面訪問越界，或出現(xiàn)保護性錯誤時，內(nèi)存管理單元會出現(xiàn)頁面失效異常，并將控制權(quán)交給操作系統(tǒng)內(nèi)核的相應(yīng)程序處理；設(shè)置頁表中相應(yīng)的引用位、改變位、狀態(tài)位和保護權(quán)限等。 29 硬件支持及缺頁處理 4. 缺頁中斷機構(gòu) 缺頁中斷是一種特殊 的中斷 ， 它與一般中 斷的區(qū)別為： ? 在指令執(zhí)行期間產(chǎn)生 和處理中斷信號； ? 一條指令在執(zhí)行期間 可能產(chǎn)生多次缺頁中斷 。 右圖為頁面中斷處理算 法流程圖 。 保留 C P U 的狀態(tài)缺頁故障在外存找到所需頁有空頁框嗎 ?選擇淘汰的頁面該頁是否修改過 ?把該頁寫入外存裝入新的一頁更新頁表和緩存恢復(fù)執(zhí)行YNNY30 頁的共享和保護
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