Страничная организация памяти

Это другая дисциплина отображения виртуальных адресов, которая исключает фрагментацию путем разбиения оперативной памяти на единицы одинакового размера и распределения этих единиц. Такой единицей является страница фиксированной длины.

Виртуальный адрес операнда памяти в команде при страничной организации имеет вид (p:i), где p - номер страницы, а i - смещение относительно начала страницы (индекс). Обычно размер страницы кратен степени 2.

Виртуальным адресом является одно число, старшие биты которого определяют р, а младшие i. Например: адрес 05FD85h имеет p=05h, а i=FD85h, страница имеет размер FFFFh, что соответствует 2¹⁶.

Физические страницы имеют тот же размер, что и в виртуальном адресе. Для нашего примера это 2¹⁶. Номер физической страницы f определяется во время исполнения программы отображением p в f. Индекс i остается неизменным.

Программа в ОП представляет последовательные виртуальные страницы (p), которые отображаются на неупорядоченное множество физических адресов f. (рис. 5.5).

Отличия страничной организации от сегментной приведены в таблице 5.3.

Число виртуальных страниц может превышать число физических страниц. Непоместившиеся страницы ОС размещает во внешней памяти, служащей расширением ОП. Во внешней памяти находятся и ненужные в данный момент страницы.

Таблица 5.3

Сегментная организация	Страничная организация
Блоки переменной длины	Страницы фиксированной длины
Разбиение на сегменты осуществляет пользователь в соответствии с логикой программы (сегмент данных, сегмент команд 1, сегмент команд 2 и т.д.)	Разбиение на страницы не зависит от логики. Транслятор формирует виртуальные адреса как будто память непрерывна
Физический адрес операнда формируется сложением смещения с началом сегмента	Индекс в виртуальном и физическом адресе один и тот же

Схема реализации страничной организации памяти представлена на рис. 5.6.

Соответствие между виртуальными и физическими страницами определяется по таблице страниц, создаваемой для каждой работы. Адрес этой таблицы находится в регистре таблицы страниц. При переключении ЦП между работами происходит замена содержимого регистра страниц.

Элементы таблицы страниц состоят из двух полей:

- признак наличия страницы в ОП;

- номер физической страницы, если признак указывает на наличие страницы в ОП, в противном случае - местонахождение страницы во внешней памяти.

При каждом обращении к памяти ЦП прибавляет p к содержимому регистра таблицы страниц, получая адрес элемента таблицы для страницы p. Затем проверяется признак в этом элементе. Если страницы нет в памяти, то аппаратура генерирует прерывание, по которому вызывается программа подкачки страниц. Эта программа запускает считывание необходимой страницы в память и переключает ЦП с данной работы на другую, находящуюся в состоянии "готово".

Если страница уже в ОП, то адрес физической страницы f из элемента таблицы страниц приписывается (выполняется конкатенация) к индексу i, формируя физический адрес.

Обращение к странице, которая не была выделена работе, вызывает прерывание, приводящее через программу ОС планировщика страниц к созданию новой страницы.

Дата добавления: 2015-10-02