微机原理：第5章 存储器.ppt

5.6.1 虚拟存储器的基本概念 工作原理 当程序需要调用某个存储单元（同学）的内容时，先根据它的线性地址（学号），算出其所在的页（班级）。查页表（课程表），看是不是在主存（教室）中,如果在，则直接存取。如果查到页表上是不在的标记，要把主存中的某一页换到磁盘（寝室）上，把要访问的那个单元所在的页调入主存，再进行存取。 5.6.1 虚拟存储器的基本概念 工作原理 5.6.2 分段存储管理 按程序的逻辑结构，以段为单位划分，各个段的长度因程序而异。系统为每一个段建立一个段表（驻留在内存），记录段的若干信息，如段号、段起点、段长度和段装入情况等。CPU通过访问段表，判断该段是否已调入主存，并完成逻辑地址与物理地址之间的转换。 图示说明 5.6.3 分页存储管理 分页存储管理的基本原理 将主存空间和辅存空间分别等分为大小相等的若干页，页的大小为个字节，如（1KB），（2KB），（4KB）等，并且为每个页按顺序指定一个页号，即0页、1页、2页、…。 5.6.3 分页存储管理 分页存储管理的地址转换 5.6.4 段页存储管理 段页存储管理 段页存储管理是将分段存储管理和分页存储管理结合起来的一种折中方案。它首先将程序按其逻辑结构划分为若干个大小不等的逻辑段，然后再将每个逻辑段划分为若干个大小相等的逻辑页。主存空间也划分为若干个同样大小的物理页。辅存和主存之间的信息调度以页为基本传送单位，每个程序段对应一个段表，每页对应一个页表。CPU访问时，段表指示每段对应的页表地址，每一段的页表确定页所在的主存空间的位置，最后与页表内地址拼接，确定CPU要访问单元的物理地址。 图示说明 5.7 80486存储器管理模式 5.7.1 80486保护模式存储管理 5.7.1 80486保护模式存储管理 分段分页存储管理 5.7.1 80486保护模式存储管理 段选择符的格式 5.7.1 80486保护模式存储管理 描述符表 全局描述符表（GDT）定义了能被系统中所有任务公用的存储分段，可以避免对同一系统服务程序不必要的重复定义与存储，GDT中包含了除中断服务程序所在段以外的所有类型存储分段的描述符。 局部描述符表（LDT）包含了与某个任务相关联的段描述符，在设计操作系统时，通常每个任务有一个独立的LDT。 中断描述符表（IDT）最多包含256个中断服务程序位置的描述符。系统所使用的每种类型的中断在IDT中必须有一个描述符表项，IDT的表项通过中断指令、外部中断和异常事件来访问。 5.7.1 80486保护模式存储管理 GDTR与GDT的关系 5.7.1 80486保护模式存储管理 IDTR与IDT的关系 5.7.1 80486保护模式存储管理 段选择符的格式 5.7.1 80486保护模式存储管理 分段方式中的地址转换 48位逻辑地址 段选择子 偏移量 16位 32位 索引 TI PRL 13位 1位 2位 32位段基址 全局描述符表GDT + 表基址 64位 TI=0 32位段基址 局部描述符表LDT + 表基址 64位 TI=1 ×8 ×8 段基址 32位 线性地址 32位 + 5.7.1 80486保护模式存储管理 分页方式中的地址转换 页组目录项索引 页表项索引 页内偏移量 CR0 CR2 CR3 控制寄存器 31 22 21 12 11 0 32位线性地址 页组目录项 4KB 1024项 页表项 4KB 1024项 页组目录项表 页表 主存储器 + 页组目录项表基地址 页组目录项地址 ×4 10位 + 页表基地址 页表项地址 ×4 10位 1页 + 页基址 物理地址 12位 31 0 0 0 31 31 5.7.1 80486保护模式存储管理 存储保护机制 5.7.2 虚拟8086模式存储管理 段式存储管理的特点：在虚拟8086模式下，80486微处理器不是用选择符查询描述符去装入CPU内描述符寄存器，而是按段基址（段寄存器值）乘以16，段限长为FFFFH的规定装入，所以不存在虚拟8086模式的描述符。 ? 5.7.2 虚拟8086模式存储管理 系统中存在多个虚拟8086任务时，一般采用页式管理。 当系统中存在多个虚拟8086任务时，可由系统自动将各个任务的1MB线性地址空间映射到物理空间的不同区域。 页式管理可以产生大于实际物理空间的虚拟存储空间，构成页请求虚拟存储系统，可容纳所有程序和数据。页请求虚拟存储系统利用14号异常（页fault）在虚拟地址空间的内存和外存之间实现页的调度，调入要访问的程序或数据所在的缺页，换出近期最少使用的页到外存。 多个虚拟8086任务共享8086操作系统或ROM代码。 由存储器映射I/O设备，可使端口地址对应于不同的线性地址。 5.7.2 虚拟8086模式存储管理 虚拟808