操作系统页式存储管理

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

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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

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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

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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)

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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

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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

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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

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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。

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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

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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

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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；

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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

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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

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Virtual AddressPage # Offset Frame # Offset

RegisterPage Table Ptr

Page TableOffset

+

P#Frame #

Page Frame

Program

Paging

Main Memory

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