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  • 分页存储管理

    2019-08-21 13:42:11
    分页存储管理是指,将系统内存物理地址空间分为若干大小固定的块(页框或物理块),将进程的逻辑地址空间也分为相同大小的若干页,系统通过为每一个进程维护一张页表来寻找对应的物理地址。 采用分页存储管理后,...

    在使用分区存储管理时,如果系统不能为进程找到一块连续的足够大的分区,就需要进行分区靠拢操作,非常耗费系统时间。分页存储管理是指,将系统内存物理地址空间分为若干大小固定的块(页框或物理块),将进程的逻辑地址空间也分为相同大小的若干页,系统通过为每一个进程维护一张页表来寻找对应的物理地址。

    采用分页存储管理后,进程的逻辑地址组成如下:
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    而页表的内容则是页号与物理块的映射,如图:
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    如果进程中的逻辑地址为:0x000030f0,通过上述页表的映射,我们可以知道该逻辑地址对应的物理地址是:0x0000f0f0

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  • 分页存储管理和分段存储管理 一、实验目的 加深对分页存储管理方式和分段存储管理方式的理解,特别是要掌握地址转换的方法。 二、实验原理 分页存储管理方式 页面:将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的片...

    分页存储管理和分段存储管理
    一、实验目的
    加深对分页存储管理方式和分段存储管理方式的理解,特别是要掌握地址转换的方法。
    二、实验原理
    分页存储管理方式
    页面: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,并加以编号,从0开始编制页号,页内地址是相对于0编址。
    物理块:内存按页的大小划分为大小相等的区域,称为物理块(物理页面,页框(frame),帧),同样加以编号,如0#块、1#块等等。
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    分段存储管理方式:
    分段存储管理方式中,作业的地址空间被分成若干个段(segment),每个段定义了一组逻辑信息。
    段表,在分段式存储管理系统中,为每个分段分配一个连续的分区,而进程中的各个段可以离散地移入内存中的不同的分区中。系统为每个进程建立一张段映射表,简称为“段表”。每个段在段表中占一个表项,其中记录了该段在内存中的起始地址(又称为“基址”)和段的长度。
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    三、实验操作方法和步骤
    本实验要求通过编写和调试一个程序,可以通过逻辑地址计算出物理地址。具体要求如下:
    (1)在分页存储管理方式下,给一个逻辑地址,能计算出物理地址;
    (2)在分段存储管理方式下,给一个逻辑地址,能计算出物理地址。

    四、实验结果与分析
    1、对重要部分代码进行截图,并进行简要说明
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    2、对运行结果进行截图,并进行简要说明

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  • 一、分页存储管理1、分页存储管理介绍1.1 分页原理页:将一个进程的地址空间划分为若干个大小相等的区域称为页。块、页框:主存空间划分成与页相同的若干个物理块。1.2 地址结构分页系统地址结构:前一部分为页号;...
    eb660c429d04bd99230d86cc47b1c7b5.png

    一、分页存储管理

    1、分页存储管理介绍

    1.1 分页原理

    页:将一个进程的地址空间划分为若干个大小相等的区域称为页。

    块、页框:主存空间划分成与页相同的若干个物理块。

    1.2 地址结构

    分页系统地址结构:前一部分为页号;后一部分为页内地址。

    1.3 页表

    记录系统进程要访问的页面对应的物理块和页面的映射关系。

    地址变换机构的基本任务是利用 页表把用户程序中的逻辑地址变换成主存的物理地址,也就是将用户程序中的页号变换成主存中的物理号。

    2、块表

    在地址映射机构中增加一个小容量的联想存储器,联想存储器由一组高速存储器组成称为快表,用来保存当前访问频率高的少数活动页的页号及相关信息。

    3、两级页表机制

    80386的逻辑地址有2^32个,若页面大小为4KB,则页表项达1MB个,每个页表占用4B,故每个进程的页表占用4MB主存空间,并且还是要连续的,为了减少页表所占用的连续的主存空间,在80386中采用两级页表机制。

    原理:将页表进行分页,每个页面的大小与主存物理块大小相同,并给它们进行编号,这样可以离散地将各个页面分别存放在不同的物理块中。

    外层页表(页目录表):存放的是某个页表的物理地址。

    页表:每个表所存放的是页的物理块号。

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    优点:分页过程由操作系统完成,对用户是透明的,用户不用关心分页的过程。

    缺点:不太容易实现共享。

    二、分段存储管理

    分段存储管理方式中,作业的地址空间被划分为若干个片段,每个片段都是一组完整的逻辑信息比如主程序段、数据段等,每个片段都有自己的编号名称,都是从0开始编制的一段连续空间,每个的长度是不相等的。逻辑地址由段号和段内地址组成。

    段表实现了逻辑段到物理主存区的映射。

    优点:容易实现段共享,允许若干个进程共享一个或多个段、对段的保护也比较容易。

    缺点:对用户是不透明的,用户需要考虑分段的过程。

    三、段页式存储管理

    1、段页式存储管理介绍

    段页式存储管理综合了分段和分页存储方式的优点既能有效的提高主存利用率也可以采用分段模式很好的满足用户的共享。

    2、段页式存储管理原理

    先将整个主存划分成大小相等的存储块,将用户程序按照程序的逻辑关系分为若干个段,并且每段都赋予编号信息,再将每个段划分成若干页,与页框的单位离散分配。

    段页式管理地址结构:段号s、段内页号p、页内地址w

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    段页式系统实现了从逻辑地址到物理地址的转换,系统必须同时配置段表和页表。由于将段中的页进行离散分配,段表的内容是页表的开始地址和页表长度。

    3、逻辑地址到物理地址的变换过程

    1、根据段号S查段表,得到页表的开始地址

    2、根据页号P查页表,得到物理块号b

    3、将物理块号b拼页内地址W得到物理地址

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  • 分页存储管理方式

    千次阅读 2018-12-05 18:28:54
    基本分页存储管理 基本分段存储管理 段页式存储管理 二.基本分页存储管理 离散分配内存: 作业规定大小划分成小份;内存也按同样大小划分成小份 作业的任一小份可分散放入内存任意未使用的小份 1)页面的...

    一.存储管理的离散分配方式

    基本分页存储管理

    基本分段存储管理

    段页式存储管理

    二.基本分页存储管理

    离散分配内存

    作业规定大小划分成小份;内存也按同样大小划分成小份 作业的任一小份可分散放入内存任意未使用的小份

    1)页面的概念

    内存划分成多个小单元,每个单元K大小,称(物理)块。作业也按K单位大小划分成片,称为页面。

    物理划分块的大小 = 逻辑划分的页的大小

    页面大小要适中。  太大,(最后一页)内碎片增大,类似连续分配的问题。  太小的话,页面碎片总空间虽然小,提高了利用率,但每个进程的页面数量较多,页表过长,反而又增加了空间使用。

    2)页表的概念

    为了找到被离散分配到内存中的作业,记录每个作业各页映射到哪个物理块,形成的页面映射表,简称页表。

    每个作业有自己的页表

    页表的作用:页号到物理块号的地址映射 要找到作业A    关键是找到页表(页表地址保存在PCB,页表保存在内存)   根据页表找物理块

    3)地址的处理

    连续方式下,每条指令用基地址+偏移量即可找到其物理存放的地址。

    规律:

    作业相对地址在分页下不同位置的数有一定的意义结构:

                页号+页内地址(即页内偏移)

    关键的计算是:根据系统页面大小找到不同意义二进制位的分界线。

    从地址中分析出页号后,地址映射只需要把页号改为对应物理块号,偏移不变,即可找到内存中实际位置。

    4)地址变换机构

    地址变换过程

            分页系统中,进程创建,放入内存,构建页表,在PCB中记录页表存放在内存的首地址及页表长度。 运行某进程A时,将A进程PCB中的页表信息写入PTR中; 每执行一条指令时,根据分页计算原理,得到指令页号X和内部偏移量Y; CPU高速访问PTR找到页表在哪里; 查页表数据,得到X实际对应存放的物理块,完成地址映射计算,最终在内存找到该指令。

    5)快表

    问题:基本分页机制下,一次指令需两次内存访问,处理机速度降低1/2,分页空间效率的提高以如此的速度为代价,得不偿失。 改进:减少第1步访问内存的时间。增设一个具有“并行查询”能力的高速缓冲寄存器,称为“快表”,也称“联想寄存器”(Associative memory),IBM系统称为TLB(Translation Look aside Buffer)。

    快表放什么?: 正在执行进程的页表的数据项。

     快表的寄存器单元数量是有限的,不能装下一个进程的所有页表项。虽不能完全避免两次访问内存,但如果命中率a高还是能大幅度提高速度。

    设一次查找访问快表时间为t' ,则   EAT= a*t' + (1-a)(t'+t)  + t

                                                                   = 2t +t' -t*a

    6)两级、多级页表

    引入原因:进程分页离散存放,但页表的数据是连续在存放内存的。而页表可能很大

      ①两级页表

       将页表分页,并离散地将页表的各个页面分别存放在不同的物理块中

       为离散分配的页表再建立一张页表,称为“外层页表”,其每个表项记录了页表页面所在的物理块号。

    ②多级页表

    64位操作系统下,两级仍然不足以解决页表过大问题时,可按同样道理继续分页下去形成多级页表。

    三.基本分段存储管理方式

    1)分段系统的基本原理​​​​​​

    程序通过分段(segmentation)划分为多个模块,每个段定义一组逻辑信息。如代码段(主程序段main,子程序段X)、数据段D、栈段S等。

    段的特点:

    每段有自己的名字(一般用段号做名),都从0编址,可分别编写和编译。装入内存时,每段赋予各段一个段号。

    每段占据一块连续的内存。(即有离散的分段,又有连续的内存使用)

    各段大小不等。

    地址结构:段号 + 段内地址

    2)段表与地址变换机构

    段是连续存放在内存中。段表中针对每个“段编号”记录:“内存首地址”和“段长”

    3)分页和分段的主要区别

    (1)需求:分页是出于系统管理的需要,是一种信息的物理划分单位,分段是出于用户应用的需要,是一种逻辑单位,通常包含一组意义相对完整的信息。

    (2)大小:页大小是系统固定的,而段大小则通常不固定。分段没有内碎片,但连续存放段产生外碎片,可以通过内存紧缩来消除。相对而言分页空间利用率高。

    (3)逻辑地址:

    分页是一维的,各个模块在链接时必须组织成同一个地址空间;

    分段是二维的,各个模块在链接时可以每个段组织成一个地址空间。

    (4)其他:通常段比页大,因而段表比页表短,可以缩短查找时间,提高访问速度。分段模式下,还可针对不同类型采取不同的保护;按段为单位来进行共享

    4)信息共享

    分段系统的突出优点:

    (1)易于实现共享 :在分段系统中,实现共享十分容易,只需在每个进程的段表中为共享程序设置一个段表项。 比较课本图。对同样的共享内容的管理上,很明显分段的空间管理更简单。分页的图涉及太多的页面划分和地址记录的管理。

    (2)易于实现保护: 代码的保护和其逻辑意义有关,分页的机械式划分不容易实现。

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  • 分页存储管理实验报告,实验报告,包含源码,结果,很详细的,不错
  • 3.1.4.1 基本分页存储管理方式

    千次阅读 2016-07-13 23:58:02
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    千次阅读 2013-11-20 21:34:02
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