操作系统 :两级页表

操作系统 :两级页表_第1张图片

单级页表存在的问题

某计算机系统按字节寻址,支持32位的逻辑地址,采用分页存储管理,页面大小为4KB,页表项长度为4B.

4KB = 2^{12}B,因此页内地址要用12位标识,剩余12位表示页号。

因此,该系统中用户进程最多有2^{20}页。相应的,一个进程的页表中,最多会有2^{20} * 4B = 2^{22}B,共需要2^{22}/2^{12} = 2^{10} 个页框存储该页表。

根据页号查询页表的方法:K号页对应的页表项存放位置 = 页表始址 + K * 4要在所有的页表项都连续存放的基础上才能用这种方法找到页表项。

根据局部性原理可知,很多时候,进程在一段时间内只需要访问某几个页面就可以正常运行了。因此没有必要让整个页表都常驻内存。

问题一:页表必须连续存放,因此当页表很大时,需要占用很多个连续的页框。

问题二:没有必要让整个页表常驻内存,因此进程在一段时间内可能只需要访问某几个特定的页面。

如何解决单极页表的问题

可将长长存块刚好的页表进行分组,使每个内可以放入一个分组(比如上个例子中,页面大小4KB,每个页表项4B,每个页面可存放1K个页表项,因此每1K个连续的页表项为一组,每组刚好占一个内存块,再将各组离散地放到各个内存块中)

另外,要为离散分配的页表再建立一张页表,称为页目录表,或称外层页表,或称顶层页表。

操作系统 :两级页表_第2张图片

如何如何实现地址变换

1.按照地址结构将逻辑地址拆分成三部分

2.从PCB中读出页目录表初始地址,再根据一级页号查页目录表,找到下一级页表在内存中存放的位置

3.根据二级页号查表,找到最终想访问的内存块号

4.结合页内偏移量得到物理地址

注意事项

1.若采用多级页表机制,则各级页表的大小不能超过一个页面

2.两级页表的访问次数分析(假设没有块表机构)

第一次访存:访问内存中的页目录表

第二次访存:访问内存中的二级页表

第三次访存:访问目标内存单元

总之:N级页表访问一个逻辑地址需要N+1次访存(没有块表机构)

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