【文章內(nèi)容簡介】 頁表結(jié)構(gòu) ? 對于 64位計(jì)算機(jī)，如規(guī)定頁面大小仍為 4KB，則每個進(jìn)程的頁表項(xiàng)可達(dá) 264/4K=252個，且外層頁表可能有 252/210 =242個頁表項(xiàng)；即使按每個頁表分頁 1M個頁表項(xiàng)來劃分，頁表分頁將達(dá)到 4MB，而外層頁表仍有 252/220 =4G個頁表項(xiàng)，要占用 16GB的連續(xù)內(nèi)存空間?？梢姡瑹o論怎樣劃分，其結(jié)果都是不能接受的。因此，必須采用多級頁表，將 16GB的外層頁表再進(jìn)行分頁，并將各個分頁離散的分配到不相鄰接的物理塊中，在利用第二級的外層頁表來映射它們之間的關(guān)系。事實(shí)上，對于 64位的機(jī)器，用三級頁表結(jié)構(gòu)都很難適應(yīng) 56 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 基本分頁存儲管理方式 離散存儲管理方式 頁面與頁表 地址變換機(jī)構(gòu) 兩級和多級頁表 反置頁表 57 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 反置頁表 ? 一般頁表的表項(xiàng)是按頁號進(jìn)行排序，而頁表項(xiàng)內(nèi)容包括物理塊號的；反置頁表則是為每一個物理塊設(shè)置一個頁表項(xiàng)并將它們按物理塊的號數(shù)排序，頁表項(xiàng)內(nèi)容包括對應(yīng)頁號及其隸屬進(jìn)程的標(biāo)識符 ? 在利用反置頁表進(jìn)行地址變換時，是用進(jìn)程標(biāo)識符和頁號去檢索反置頁表。若找到與之匹配的表項(xiàng)，則以該表項(xiàng)序號即該頁所在物理塊號與頁內(nèi)地址構(gòu)成物理地址；否則地址出錯或產(chǎn)生調(diào)頁中斷請求 ? 進(jìn)程外部頁表的設(shè)立及反置頁表 Hash檢索 58 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 反置頁表地址變換機(jī)構(gòu) 進(jìn)程標(biāo)識符 頁號 頁內(nèi)地址 邏輯地址寄存器 … pid/page … 反置頁表 BlockNo 塊內(nèi)地址 物理地址寄存器 PID/頁號 物理塊號 0 1 59 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 基本分頁存儲管理方式 離散存儲管理方式 頁面與頁表 地址變換機(jī)構(gòu) 兩級和多級頁表 反置頁表 60 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 作業(yè)題 ? 從 =====〉 分頁內(nèi)存管理的各個方面等存儲管理方式的異同，特別注意相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的理解。 ? 談?wù)勀銓夹g(shù)的認(rèn)識與理解。 61 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 第四章 存儲器管理 內(nèi)存管理概述 連續(xù)分配存儲管理方式 基本分頁存儲管理方式 基本分段存儲管理方式 虛擬存儲器概念及關(guān)鍵技術(shù) 請求分頁存儲管理方式 請求分段存儲管理方式 62 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 基本分段存儲管理方式 分段存儲管理方式的引入 分段系統(tǒng)的基本原理 信息共享 段頁式存儲管理方式 63 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 分段存儲管理方式的引入 ? 滿足用戶在編程和使用上的多方面要求 ? 方便編程（作業(yè)基于邏輯關(guān)系自然分段） LOAD 1, [A]|D。 STORE 1, [B]|C。 ? 信息共享 ? 信息保護(hù) （分段作為信息的邏輯單位） ? 動態(tài)鏈接 ? 動態(tài)增長（特別是數(shù)據(jù)段地動態(tài)增長） 64 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 基本分段存儲管理方式 分段存儲管理方式的引入 分段系統(tǒng)的基本原理 信息共享 段頁式存儲管理方式 65 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 分段 ? 作業(yè)地址空間被劃分為若干段，每個段定義了一組邏輯信息，如主程序 MAIN、子程序段 X、數(shù)據(jù)段 D及棧段 S，各段均有自己的名字（段號） ? 每個段都從 0開始編址，并采用一段連續(xù)的地址空間，且段的長度取決于相應(yīng)的邏輯信息組的長度，因而各段長度可不等 ? 整個作業(yè)的地址空間是二維的，其邏輯地址有段號 (名 )和段內(nèi)地址所組成 31 ? ? 16 15 ? ? 0 段 號 段內(nèi)地址 66 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 利用段表實(shí)現(xiàn)地址映射示意圖 作業(yè)空間 段表 內(nèi)存 30K 40K 20K 80K 15K 120K 10K 150K 段長 段號 0 1 (MAIN)=0 0 30K (X)=1 0 20K (D)=2 0 15K (S)=3 0 10K 基址 2 3 (MAIN)=0 30K (X)=1 20K (D)=2 15K (S)=3 10K 40K 80K 120K 150K 67 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 分段系統(tǒng)地址變換機(jī)構(gòu) 段表始址 段表長度 段表寄存器 段號 (2) 段內(nèi)地址 (100) 邏輯地址寄存器 段表 8292 物理地址寄存器 + ≦ 越界中斷 1K 6K 600 4K 500 8K 200 9200 段長 段號 0 1 基址 2 3 + ≦ 越界中斷 低四位為 0 68 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 分頁與分段存儲管理的比較 ? 相似之處 ? 實(shí)現(xiàn)機(jī)制（離散分配、地址映射機(jī)構(gòu)） ? 目的及內(nèi)涵 ? 系統(tǒng)管理需要 /用戶需要、物理 /邏輯單位 ? 分頁 /段長度 ? 固定與否、決定因素 (系統(tǒng)硬件 /信息性質(zhì) ) ? 作業(yè)地址空間維數(shù) ? 一維 /二維、程序員編程 69 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 基本分段存儲管理方式 分段存儲管理方式的引入 分段系統(tǒng)的基本原理 信息共享 段頁式存儲管理方式 70 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 可重入代碼（純代碼） ? 一種允許多個進(jìn)程同時訪問的代碼 ? 為使各個進(jìn)程所執(zhí)行的代碼完全相同，絕對不允許可重入代碼在執(zhí)行中有任何改變，所以它是一種不允許任何進(jìn)程對其進(jìn)行修改的代碼 ? 但事實(shí)上，大多數(shù)代碼在執(zhí)行時都有可能發(fā)生改變，例如其中用于控制程序執(zhí)行次數(shù)的變量及指針、信號量及數(shù)組等。為此，在每個進(jìn)程中都必須配備局部數(shù)據(jù)區(qū)，并把在執(zhí)行中可能改變的部分都拷貝到該數(shù)據(jù)區(qū)。這樣，在程序執(zhí)行時，只去對屬于特定進(jìn)程私有的數(shù)據(jù)區(qū)中的內(nèi)容進(jìn)行修改，而不去改變共享的代碼，這時的可共享代碼即成為可重入代碼 71 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 信息共享比較舉例說明 ? 多個用戶對文本編輯程序的共享 ? 某多用戶系統(tǒng)，可同時接納 40個用戶，假設(shè)均在執(zhí)行 Editor進(jìn)行文本編輯。若該文本編輯程序含有 160KB的代碼區(qū)和 40KB的數(shù)據(jù)區(qū)，則總共需有 8000KB的內(nèi)存空間來支持 40個用戶。如果該文本編輯程序代碼是 可重入的 ，則無論分頁系統(tǒng)還是分段系統(tǒng)該程序代碼都能被共享，即內(nèi)存中只需保留一份文本編輯程序的副本，因而所需內(nèi)存空間僅為 40 40+160=1760KB 72 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 基于分頁的文本編輯器共享 CodePage1 CodePage2 … CodePage40 DataPage1 … DataPage10 進(jìn)程 1 … CodePage1 CodePage2 CodePage3 CodePage4 … CodePage40 DataPage1 … DataPage10 DataPage1 … DataPage10 … 內(nèi)存 … 22 CodePage1 CodePage2 … CodePage40 DataPage1 … DataPage10 進(jìn)程 2 21 22 … 60 61 … 70 進(jìn)程 1頁表 … 21 22 … 60 71 … 80 進(jìn)程 2頁表 21 24 23 61 60 80 71 70 160KB 40KB 160KB 40KB 73 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 基于分段的文本編輯器共享 Editor DataSeg1 進(jìn)程 1 … Editor DataSeg1 … DataSeg2 … 內(nèi)存 … 80K 進(jìn)程 2 進(jìn)程 1段表 … 240K Editor DataSeg1 160K 80K 40K 240K 段長 段號 0 1 基址 進(jìn)程 2段表 160K 80K 40K 380K 段長 段號 0 1 基址 280K 380K 420K 74 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 基本分段存儲管理方式 分段存儲管理方式的引入 分段系統(tǒng)的基本原理 信息共享 段頁式存儲管理方式 75 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 段頁式存儲管理方式的引入 ? 分頁與分段存儲管理各有優(yōu)缺點(diǎn) ? 分頁系統(tǒng)能有效地提高內(nèi)存利用率 ? 分段系統(tǒng)則能很好地滿足用戶需要 ? 分頁 /段存儲管理各取所長、有機(jī)結(jié)合 ? 既具有分段系統(tǒng)便于實(shí)現(xiàn)、分段可共享、易于保護(hù)、可動態(tài)鏈接等一系列優(yōu)點(diǎn)；又能像分頁系統(tǒng)那樣很好地解決內(nèi)存的外部碎片問題以及為各個分段離散地分配內(nèi)存等問題 76 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 段頁式存儲管理方法 ? 分段與分頁原理的結(jié)合 ? 先將用戶程序按信息性質(zhì)分為若干段（賦予一個段名），再把每個段劃分為若干頁 主程序段 0 4K 8K 12K 15K 16K 子程序段 0 4K 8K 數(shù)據(jù)段 0 4K 8K 10K 12K 段號 段內(nèi)頁號 頁內(nèi)地址 段頁式存儲管理地址結(jié)構(gòu) 77 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 利用段表和頁表實(shí)現(xiàn)地址映射 段號 狀態(tài) 頁表大小 頁表始址 0 1 1 1 2 1 3 0 4 1 段表 第 0段頁表 內(nèi)存 頁號 狀態(tài) 物理塊號 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 第 1段頁表 … 頁號 狀態(tài) 物理塊號 0 1 1 1 2 1 3 0 4 1 段表大小 段表始址 段表寄存器 78 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 段頁式系統(tǒng)的地址變換結(jié)構(gòu) 段表始址 段表長度 段表寄存器 段號 段內(nèi)頁號 頁內(nèi)地址 邏輯地址寄存器 BlockNo 頁表 BlockNo 塊內(nèi)地址 物理地址寄存器 + ≦ 越界中斷 頁號 物理塊號 段表 段號 頁表長度 + 頁表始址 狀態(tài) 越界中斷 ≦ 79 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 基本分段存儲管理方式 分段存儲管理方式的引入 分段系統(tǒng)的基本原理 信息共享 段頁式存儲管理方式 80 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 第四章 存儲器管理 內(nèi)存管理概述 連續(xù)分配存儲管理方式 基本分頁存儲管理方式 基本分段存儲管理方式 虛擬存儲器概念及關(guān)鍵技術(shù) 請求分頁存儲管理方式 請求分段存儲管理方式 81 2022年 10月 23日星期日 北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 翟高壽 常規(guī)存儲管理問題與對策 ? 要求將一個作業(yè)全部裝入內(nèi)存方能運(yùn)行 ? 一些對內(nèi)存空間要求超過內(nèi)存容量的大作業(yè)因不能全部裝入內(nèi)存而無法運(yùn)行 ? 同時有大量作業(yè)要求運(yùn)行，但由于內(nèi)存容量不足以容納所有這些作業(yè)，則只能將少數(shù)作業(yè)裝入內(nèi)存首先運(yùn)行，而將其它大量作業(yè)留在外存上等