分页与分段存储管理3页表-Read.ppt

* 分页与分段存储管理 * 第四章 存 储 器 管 理 第四章 存储器管理 4.1 程序的装入和链接 4.2 连续分配方式 4.3 基本分页存储管理方式 4.4 基本分段存储管理方式 上节回顾 四种内存连续分配方式： 单一连续分配： 固定分区分配： 动态分区分配：FF、CF、BF分配算法 动态重定位分区分配：重定位寄存器 基本分页 页与物理块 地址结构 4.3 基本分页存储管理方式 分页存储管理，是将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片，称为页面或页，并为各页加以编号，从0开始，如第0页、第1页等。 相应地，也把内存空间分成与页面相同大小的若干个存储块，称为(物理)块或页框(frame)， 也同样为它们加以编号，如0＃块、1＃块等等。在为进程分配内存时，以块为单位将进程中的若干个页分别装入到多个可以不相邻接的物理块中。 由于进程的最后一页经常装不满一块而形成了不可利用的碎片，称之为“页内碎片”。 2. 地址结构 分页地址中的地址结构如下： 位移量W 页号P 31 12 11 0 对某特定机器，其地址结构是一定的。若给定一个逻辑地址空间中的地址为A，页面的大小为L，则页号P和页内地址d可按下式求得： 3. 页表 图 4-11 页表的作用 4.3.2 地址变换机构 1. 基本的地址变换机构 1. 基本的地址变换机构 1. 基本的地址变换机构 2. 具有快表的地址变换机构 2. 具有快表的地址变换机构 图 4-13 具有快表的地址变换机构 2. 具有快表的地址变换机构 2. 具有快表的地址变换机构 4.3.3 两级和多级页表 现代的大多数计算机系统，都支持非常大的逻辑地址空间(232~264)。在这样的环境下，页表就变得非常大，要占用相当大的内存空间。例如32位地址空间，页面大小为4KB的分页系统，每个进程页表中的页表项可达1兆个之多。若每个页表项占用4个字节， 每个进程页表要占用4MB内存，而且要求是连续的。 可以采用这样两个方法来解决这一问题：① 采用离散分配方式来解决难以找到一块连续的大内存空间的问题：② 只将当前需要的部分页表项调入内存， 其余的页表项仍驻留在磁盘上，需要时再调入。 1. 两级页表(Two-Level Page Table) 逻辑地址结构可描述如下： 图 4-15 具有两级页表的地址变换机构 图 4-14 两级页表结构 2. 多级页表 对于32位的机器，采用两级页表结构是合适的；但对于64位的机器，如果页面大小仍采用4 KB即212 B，那么还剩下52位，假定仍按物理块的大小(212位)来划分页表，则将余下的40位用于外层页号。此时在外层页表中可能有1T个页表项，可能要占用8TB的连续内存空间。 必须采用多级页表，将外层页表再进行分页，也是将各分页离散地装入到不相邻接的物理块中，再利用第2级的外层页表来映射它们之间的关系。 对于64位的计算机，如果要求它能支持2６４(=1844744 TB)规模的物理存储空间，则即使是采用三级页表结构也是难以办到的；而在当前的实际应用中也无此必要。 练习： 有一基本分页存储管理系统，假定页面大小为1024字节，页表采用离散方式放在内存中。每个页表项占用4个字节。在忽略页表及系统区等占用空间的条件下， 若采用一级页表，系统能支持的逻辑空间最多为多少？ 若采用二级页表，系统能支持的逻辑空间最多为多少？ 在二级页表中，现有逻辑地址为542783，求该地址对应的外层页号，外层页内地址和页内地址？ 4.4 基本分段存储管理方式 4.4.1 分段存储管理方式的引入 引入分段存储管理方式， 主要是为了满足用户和程序员的下述一系列需要： 1) 方便编程 2) 信息共享 3) 信息保护 4) 动态增长 5) 动态链接 4.4.2 分段系统的基本原理 1. 分段