基本思想

页表和地址映照

存储器和快表

基本思想

在 本 章 的 第 二 小 节 介 绍 了 分 区 存 储 管 理 ， 一 般 都 建 立 在 作 业 地 址 空 间 装 入 主 存 的 一 个 连 续 分 区 中 去 。 这 样 会 造 成 零 头 ， 而 为 了“ 紧 缩” 存 储 空 间 ， 带 来 开 销 大 、 代 价 高 。 而 且 ， 正 在 进 行 I/O 数 据 交 换 的 程 序 不 能 搬 家 。 多 重 分 区 不 失 为 一 种 好 办 法 ， 它 解 决 了 作 业 化 整 为 零 地 装 入 主 存 问 题 。 但 由 于 是 硬 件 实 现 的 ， 零 散 的 程 度 不 够 ， 只 能 分 为 主 程 序 段 ， 子 程 序 段 等 。 从 而 产 生 了 分 页 思 想 。

所 谓 分 页 ， 是 把 主 存 存 储 空 间 按 大 小 一 定 的 快 划 分 ， 称 为 物 理 块 ， 或 页 框（page frame ) 。 同 时 按 同 样 的 尺 寸 去 划 分 作 业 的 地 址 空 间 ， 形 成 一 个 个 相 等 的 页 面 ， 称 为 逻 辑 页 或 虚 页 。 分 页 是 为 了 系 统 管 理 存 储 器 方 便 而 设 置 的 。 而 从 系 统 外 部 ， 用 户 眼 中 是 不 可 见 的， 或 者 说 对 用 户 是 透 明 的 。 一 个 用 户 作 业 被 划 分 成 若 干 个 页 ， 不 足 一 页 的 部 分 补 齐 为 一 页 。 因 此 ， 作 业 可 以 按 页 为 单 位 ， 零 散 地 放 在 主 存 的 不 连 续 的 页 框 中 ， 如 何 知 道 一 道 作 业 的 各 个 页 面 与 哪 些 页 框 对 应 ， 则 是 通 过 设 置 页 表 来 实 现 的 。 页 面 大 小 通 常 在 512 字 节 到 4K 字 节 范 围 内 选 择 ， 页 的 大 小 总 是 2 的 方 幂 。 这 样 ， 允 许 把 虚 地 址 划 分 为 页 号 和 页 内 位 移 量 两 个 部 分 。

页表和地址映照

页 表 是 以 映 象 方 式 实 现 动 态 再 定 位 的 重 要 工 具 ， 它 可 以 用 硬 件 实 现 ， 也 可 以 在 被 保 留 的 系 统 区 内 实 现 。

在 页 表 中 每 页 有 相 应 的 表 目 ， 它 们 分 别 指 出 该 页 在 主 存 中 的 页 框 号 。 这 张 页 表 是 在 作 业 装 入 主 存 时 由 系 统 根 据 主 存 分 配 情 况 建 立 的 。 页 表 的 结 构 很 简 单 ， 表 项 的 序 号 是 页 号 ， 表 项 的 内 容 是 该 页 在 内 存 中 的 页 框 号 ， 地 址 结 构 如 下 ：

页 内 地 址 即 页 内 偏 移 量 。 页 号 首 先 和 页 表 寄 存 器 中 的 当 前 页 表 大 小 进 行 比 较 。 如 果 页 号 太 大 ， 表 明 其 访 问 越 界 ， 系 统 产 生 相 应 的 中 断 。 如 果 页 访 问 是 合 法 的 ， 则 由 页 表 起 始 地 址 和 页 号 ，计 算 出 相 应 相 应 页 描 述 子 的 位 置 ； 然 后 取 出 该 页 描 述 子 中 的 页 框 号 与 逻 辑 地 址 中 的 位 置 相 并 ， 形 成 最 终 访 问 主 存 的 实 际 地 址 。 如 图 所 示：

存储器和快表

如 果 把 页 表 放 在 主 存 中 ， 会 影 响 系 统 的 性 能 。 这 是 因 为 每 次 访 问 主 存 都 必 须 访 问 页 表 ， 读 出 页 描 述 子 ， 之 后 根 据 形 成 的 实 际 地 址 再 访 问 主 存 ， 这 样 使 访 存 的 时 间 加 倍 ， 因 而 使 系 统 处 理 速 度 明 显 下 降 。 为 了 提 高 查 表 的 速 度 ， 可 在 地 址 变 换 机 构 中 加 入 相 关 存 储 器 硬 件 ， 构 成 快 表 。 那 么 ，

什么 是 相 关 存 储 器

这 是 一 种 按 内 容 进 行 查 找 的 存 储 器 ， 实 际 上 是 一 组 硬 件 寄 存 器 ， 且 具 有 一 定 的 逻 辑 判 断 功 能 ， 可 以 实 现 按 内 容 检 索 。 用 它 来 存 放 作 业 运 行 过 程 中 最 常 用 的 页 号 及 其 对 应 的 块 号 ， 每 次 有 访 问 主 存 要 求 时 ， 首 先 检 查 快 表 ， 确 定 所 需 页 描 述 子 是 否 在 其 中 ， 若 在 ， 则 直 接 从 快 表 取 得 页 描 述 子 ， 快 速 形 成 实 际 地 址 ， 否 则 ， 依 然 从 主 存 页 表（ 慢 表 ） 中 获 取 页 描 述 子 ， 完 成 地 址 转 换 ， 之 后 系 统 再 把 缺 的 页 描 述 子 装 入 快 表 ， 如 果 设 计 得 当 ， 快 表 的 命 中 率 可 以 很 高 。