操作系统第四章学习笔记 （3）存储器管理 存储管理的离散分配方式 分页
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
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。
① 物理划分块的大小 = 逻辑划分的页的大小
②页面大小要适中。
Ø 太大，（最后一页）内碎片增大，类似连续分配的问题。
Ø 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（PCB）
根据页表找物理块
理解内存使用，解决两个问题：
•如何将一个作业装入内存空间?
•如何找到该作业并运行它?
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。
//分页方式下详细的地址处理会如何呢？
规律：
Ø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）
Ø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。
Ø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。
•重要参数：系统页面大小=8B
à 页内的所有指令编址用了3位
à 111增一后进位，下一条第9条指令已经到了下一页1000
à1011中的1代表是1号页，而011代表是该页中偏移3B后的第4条，
•根据页表，1号页存在7#物理块上。
•7#物理块又在哪？
à物理块的编址也是8B大小决定的，地址结构类似
à7#块的第一条指令地址是111000。第7块中向下偏移3就是要找的指令。其地址就是111011。
4）地址变换机构 --具体实现地址映射
围绕页表进行工作，那么页表数据放在哪？
n寄存器。一个进程有n个页，页表就需要记录n项数据，需要n个寄存器。不现实。
n内存。只设置一个页表寄存器PTR（page table register）记录页表在内存中的首地址和页表长度，运行时快速定位页表。
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。
1.运行某进程A时，将A进程PCB中的页表信息写入PTR中；
2.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；
3.CPU高速访问PTR找到页表在哪里；
为防止错误检索，增加预先的判断：
• 计算得到的页号是否大于页表长度（即页表项数）
• 一个5页的进程，页面编号0-4，若地址计算出的页号不在该范围，一定产生了越界错误。
4.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
进程发出逻辑地址的访问请求，经过地址变换，到内存中找到对应的实际物理地址单元并取出数据，
所需花费的总时间，称为内存的有效访问时间EAT（effective access time）
问：设访问一次内存时间为t，则基本分页机制下EAT=2t，why？
CPU操作一条指令需访问内存两次：
1.访问内存中的页表（以计算指令所在的实际物理地址）
2.访问指令内存地址
针对访问速度问题---引入快表
快表放什么？--正在执行进程的页表的数据项
n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）多级页表
页表大小的讨论
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：
现代操作系统支持非常大的逻辑地址空间的进程。如32位系统，可编址的最大代码数为232，若页面大小为4KB（4*210），则支持的最大进程页表项数可达码232/212=220，有1M个，每个页表项占1B（字节），则页表大小就有1MB。
反置页表
