操作系统页式存储管理6.4.1 基本原理6.4.2 管理6.4.3 硬件支持6.4.4 静态页式管理6.4.5 请求页式管理6.4.6 页式管理的优缺点

6.4 页式存储管理6.4.1 基本原理 6.4.2 管理 6.4.3 硬件支持 6.4.4 静态页式管理 6.4.5 请求页式管理 6.4.6 页式管理的优缺点

操作系统页式存储管理6.4.1 基本原理6.4.2 管理6.4.3 硬件支持6.4.4 静态页式管理6.4.5 请求页式管理6.4.6 页式管理的优缺点

6.4.1 基本思想(工作原理)

用户程序划分 把用户程序按逻辑页划分成大小相等的 部分，称为页。从0开始编制页号，页内 地址是相对于0编址 逻辑地址页号 页内地址

操作系统页式存储管理6.4.1 基本原理6.4.2 管理6.4.3 硬件支持6.4.4 静态页式管理6.4.5 请求页式管理6.4.6 页式管理的优缺点

内存空间 按页的大小划分为大小相等的区域，称 为内存块(物理页面)

内存分配 以页为单位进行分配，并按作业的页数 多少来分配。逻辑上相邻的页，物理上 不一定相邻

操作系统页式存储管理6.4.1 基本原理6.4.2 管理6.4.3 硬件支持6.4.4 静态页式管理6.4.5 请求页式管理6.4.6 页式管理的优缺点

0 1 2 3 4 5 6 作业的 地址空间

页框 页号 (物理块) 0 1 2 3 4 5 6

. . . . . . .

页表 主存中页框 (物理块)

操作系统页式存储管理6.4.1 基本原理6.4.2 管理6.4.3 硬件支持6.4.4 静态页式管理6.4.5 请求页式管理6.4.6 页式管理的优缺点

6.4.2 管理 页表：系统为每个进程建立一个页表， 页表给出逻辑页号和具体内存块号相应 的关系。页号 页面号

01

23

2

8

操作系统页式存储管理6.4.1 基本原理6.4.2 管理6.4.3 硬件支持6.4.4 静态页式管理6.4.5 请求页式管理6.4.6 页式管理的优缺点

6.4.3 硬件支持页表地址寄存器 页表长度寄存器逻辑地址

b

l

页号p 页内地址d

+

页表

比较 P>=l地址越界二次访问内存 第一次取地址 第二次存取数据 效率较低

p’ P’物理地址

地址映射机制

d

操作系统页式存储管理6.4.1 基本原理6.4.2 管理6.4.3 硬件支持6.4.4 静态页式管理6.4.5 请求页式管理6.4.6 页式管理的优缺点

页表地址寄存器

页表长度寄存器

逻辑地址

b

l

页号p 页内地址d

+

页表

比较 P>=l地址越界

快表

高速 缓存

p p’ ...

p’

地址映射机制

P’物理地址

d

操作系统页式存储管理6.4.1 基本原理6.4.2 管理6.4.3 硬件支持6.4.4 静态页式管理6.4.5 请求页式管理6.4.6 页式管理的优缺点

6.4.4 静态页式管理 将程序的逻辑地址空间和物理内存划分 为固定大小的页或页面(page or page frame),程序加载时，分配其所需的所有 页，这些页不必连续。

操作系统页式存储管理6.4.1 基本原理6.4.2 管理6.4.3 硬件支持6.4.4 静态页式管理6.4.5 请求页式管理6.4.6 页式管理的优缺点

Frame Number 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

A.0 A.1 A.2 A.3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

A.0 A.1 A.2 A.3 B.0 B.1 B.2

操作系统页式存储管理6.4.1 基本原理6.4.2 管理6.4.3 硬件支持6.4.4 静态页式管理6.4.5 请求页式管理6.4.6 页式管理的优缺点

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

A.0 A.1 A.2 A.3 B.0 B.1 B.2 C.0 C.1 C.2 C.3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

A.0 A.1 A.2 A.3

0 1 2 3 4 5 6

A.0 A.1 A.2 A.3 D.0 D.1 D.2 C.0 C.1 C.2 C.3 D.3 D.4

C.0 C.1 C.2 C.3

7 8 9 10 11 12 13 14

操作系统页式存储管理6.4.1 基本原理6.4.2 管理6.4.3 硬件支持6.4.4 静态页式管理6.4.5 请求页式管理6.4.6 页式管理的优缺点

1. 简单页式管理的数据结构 页表：每个进程有一个页表，描述该进程占用 的物理页面及逻辑排列顺序；– 逻辑页号(本进程的地址空间)->物理页面号 (实际内存空间);

存储页面表：整个系统有一个存储页面表，描 述物理内存空间的分配使用状况。– 数据结构：位示图，空闲页面链表；

请求表：整个系统有一个请求表，描述系统内 各个进程页表的位置和大小，用于地址转换， 也可以结合到各进程的PCB里；

操作系统页式存储管理6.4.1 基本原理6.4.2 管理6.4.3 硬件支持6.4.4 静态页式管理6.4.5 请求页式管理6.4.6 页式管理的优缺点

2. 分配算法请求n个页面

存储页面表中有 n个空闲页面吗

无法分配设置请求表，将页表 始址，页表长度置入 请求表中，置状态已分配

搜索存储页面表，分配 n个页面，并将页面号 填入页表中

返回

操作系统页式存储管理6.4.1 基本原理6.4.2 管理6.4.3 硬件支持6.4.4 静态页式管理6.4.5 请求页式管理6.4.6 页式管理的优缺点

3. 简单页式管理的地址变换 指令所给出地址分为两部分：逻辑页号， 页内偏移地址->查进程页

表，得物理页 号->物理地址– 为缩短查找时间，引入快表，按内容查找 (associative mapping),即逻辑页号->物理 页号

操作系统页式存储管理6.4.1 基本原理6.4.2 管理6.4.3 硬件支持6.4.4 静态页式管理6.4.5 请求页式管理6.4.6 页式管理的优缺点

Virtual AddressPage # Offset Frame # Offset

RegisterPage Table Ptr

Page TableOffset

+

P#Frame #

Page Frame

Program

Paging

Main Memory

操作系统页式存储管理6.4.1 基本原理6.4.2 管理6.4.3 硬件支持6.4.4 静态页式管理6.4.5 请求页式管理6.4.6 页式管理的优缺点

设每个页面长度为1k,指令LOAD 1,2500 的虚地址为100,依据左图进 行地址变换。页号 页面号

0 1 2

2 3 8

首先，需要有一个页表地址寄存器和页表 长度寄存器。系统把所调度执行的进程页 表始址和长度从请求表中取出置入寄存器 然后，找到页表。由虚地址100可知，指令 在第0页的第100单元中，对应内存地址为 1024*2+100=2148 当CPU执行到第2148单元时，需要从虚地 址2500中取数据，地址变换机构首先将 2500的页号和页内位移求出：2;452 由页表可知，对应内存8号，内存地址为 1024*8+452=8644 以上由硬件地址变换机构自动完成。

操作系统页式存储管理6.4.1 基本原理6.4.2 管理6.4.3 硬件支持6.4.4 静态页式管理6.4.5 请求页式管理6.4.6 页式管理的优缺点

优点：– 没有外碎片，每个内碎片不超过页大小。 – 一个程序不必连续存放。 – 便于改变程序占用空间的大小。即随着程序运 行而动态生成的数据增多，地址空间可相应增 长。

缺点：程序全部装入内存，受到内存可用 页面数的限制。