西工大微机原理课件 存储器管理.ppt

第五章 内存储器及其管理 5.1 存储器概述 5.2 内存储器组成 5.3 内存储器分段管理 5.4 内存储器分页管理 5.5 地址变换过程 5.1 存储器概述 1.分类：内存储器和外存储器 内存：也称主存，通过系统总线与CPU联接，存放正在执行的程序和数据； 外存：需通过专门的接口电路和主机联接，存放暂不执行的程序或不被处理的数据。 内存：根据数据的存取方式可分为随机存取存储器 (RAM)和只读存储器 (ROM)。 2.存储器的性能指标 .存储器容量:以字节为单元。常以KB 、MB、GB、TB为 单位。 .存取周期：存储器从接收到地址，到完成读出或者写 入数据的时间称为存取周期。 .功耗 .可靠性 .集成度：常以“位/片”、“字节/片”表示。 3.地址译码 地址译码:按系统地址总线上的信息，从整个内存中确定一个存储单元。32位微机中采用复合译码方式。 复合译码:由纵横交错的X选择线和Y选择线选择某一存储单元。 X地址译码器:它决定选择32行中的某一行； Y地址译码器:它决定选择32列中的某一列。 选择出某一行和某一列交叉处的一个存储单元。 (如下图) 5.2微型计算机内存储器组成 对单字节、双字节和4字节等不同数据的访问。 单字节:地址可以是任意地址 (即奇地址或者偶地址)； 双字节:偶地址(地址末位为0)作为低8位数据地址， 也就是该16位数据的地址； 4字节:低2位为0的地址作为低8位数据地址，也就是该32位数 据的地址。 3- 0:实现8位、16位和32位数据的访问. （表5.1） 二、存储器多级结构 5.3内存储器分段管理（保护模式） 实模式存储器寻址: .段寄存器直接存放某一段的段基址，段寄存器为CS， DS，SS，ES，FS,GS。 .程序给出逻辑地址，包括段基地址（16位）和相对于 段基地址的段内偏移量（16位），又称偏移地址。 .在存储器寻址时，将逻辑地址转换为存储器存储单元 的物理地址（实际地址或者绝对地址），物理地址为 20位。地址转换规则为： 物理地址=段基地址×10H＋偏移地址 保护模式分段管理总结: 1、段寄存器存放选择符，而选择符用于选择描述符，描述符又存于描述符表中（内存中） 2、每个描述符由物理基地址（段的起始单元）、段界限（段最大偏移量，即段长度）及段说明符组成。 5.4 内存分页管理 内存分段存在的问题： . 每段最长可达4GB，若程序全段都装入内存运行，则一两个大程序就会塞满内存，这不利于实现多任务环境。 . 实际使用中，中小型程序占多数，它们对内存的进进出出，造成大量内存“碎片”，浪费内存空间。 . 由于程序运行的局部性，调用内存的大程序中大部分指令在很长时间里并不运行，甚至根本不运行。它们即浪费了调入调出时间，又白占内存空间。 分页管理基本思想： 把内存分成等大的块，称为“内存页”；把程序、数据等各段的内容也人为分成同样大小的块，称为“内容页”。针对上述三大问题，页面管理可以如下处理： 内存分页管理图示.doc 保护模式分页管理总结： 1、CR3存放页目录表首地址 2、页目录表有10位地址，共存放1024个页目录项（4字节），而页目录项存放页表的起始地址 3、页表有10位地址，共存放1024个页表项（4字节），而页表项存放页的起始地址 * 第五章 存储器管理　　 一、 32位存储器组成方式 (一个例子) 保护模式存贮器分段管理： .段寄存器存放段选择符。 .选择符用于选择段描述符。 .段描述符包括段基址、段界限（长度）和访问权限等。 . 所有段描述符存于描述符表中（内存）。 1．选择符 ·INDEX 指示描述符在描述符表中的位置。 ·TI 定义描述符表在局部描述符表LDT中还是在全局 描述符表GDT中。 ·RPL 指示请求特权级0-3。 RPL TI INDEX 2.描述符 描述符按照段的性质可分为三类：程序段描述符，系统段描述符和门描述符。 工作原理： .在保护方式下，每个段寄存器（CS，DS，ES，SS，FS，GS）以及部分系统地址寄存器（TR，LDTR）对应一个描述符寄存器。 .段寄存器或者TR，LDTR作为选择器，存放选择符。其中高13位作为段描述符表的地址（简称选择码）。 .每当把一个选择符装入某个段寄存器时，微处理器自动从描述符表中取出相应的描述符，把描述符中的信息保存到对应的描述符高速缓冲寄存器中。 描述符组成： (8个字节组成) .描述符的基地址:段的起始单元，由32位表示。 .段界限:表明段长度，由20位表示。 .访问权限及属性： 其中G为段界限长度单位， G=1，指示界限长度以页（4KB）为单位，最大到4GB 。(220 页=22021