(最新)14-存储管理-4.ppt

《(最新)14-存储管理-4.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、本次课主要内容段页式存储管理概念段页式存储管理的实现Linux内存管理机制Linux分页机制段式存储管理一、分段的概念由于用户并不是把存储器看成一个线性数组，其中存有指令或数据，而看到的是所编程序的结构：有一个主程序和它调用的一组子程序、函数，过程或模块等，也可以是各种DS如表格，数值，栈等。于是人们提出一种分段的地址空间，它由若干大小不等的分段组成。每段是一个可动态增长的线性空间，对应一个独立的信息模块。分段地址空间：地址用段名和段内位移来表示二维的分页地址空间：用户指定单一地址，由硬件将共分成页号和位移两部分一维的段是信息的逻辑单位，是一段连续的地址空间，段在逻辑上是一组整体的

2、信息，每段都有自己的名字即段号。它可以是主程序、子程序、数据和工作区等。页是信息的物理单位。二、分段管理的实现1、段表每个进程一张。段表的每个表目一般有四个数据项：状态：指该段是否在内存；存取权：供保护用，分为可读、可写、可执行；段长存取权状态起始地址2、地址变换过程SWLACPUST长度ST地址CR(控制寄存器)+ST段长起址<+PANY越界中断处理S三、段式虚拟存储的优点和缺点优点：①有利于用户对程序地址空间的了解，便于对各程序段的共享和和保护②允许用户地址空间大于实际内存空间，为多道程序运行提供了支持。③便于动态连接，从而避免静态连接造成的某些时间和空间的浪费。缺点：同请求分

3、页式系统如高硬件成本、增加软件的时间、空间开销，系统复杂性等。还有：①在外存中管理可变尺寸的分段有不少困难。②每个分段的大小受内存容量的限制③对分段的淘汰，有可能造成系统抖动。段页式存储管理一、基本思想：将一个作业（进程）按逻辑结构划分为若干段，每段又分成若干页面，内存划分成对应大小的块。分配内存时，一个页面装入一个内存块，从而使逻辑上连续的段存放在分散的内存块中。二、实现过程1、段表和页表段表：每个进程一张，记录进程中各段的页表始址、长度等。页表：每段一张，记录该段中每一页所对应的内存物理块号。2、地址转换过程：每个进程有一个段表，每段都有单独的一个页表，每段受段表项中段长限制，

4、页表不必填满，每段的最后一页不一定是满的。利用段号查段表，得到该段页表的起址，利用这个地址和页号去查页表，得到相应块号，块号十页内位移→内存地址。4．8Linux内存管理4．8．1Linux内存管理机制Linux的虚拟内存机制是基于分页技术基础之上的，因此对存储空间的管理实际上就是对物理内存、虚拟内存、虚页和页帧的管理。所有内存分配都体现在页的分配、交换和回收过程上。Linux内存管理机制内存管理程序通过地址映射将用户程序的逻辑地址映射到物理地址。用户程序运行时如果发现程序要用的虚拟地址没有对应物理内存，就产生页故障，让系统处理；如果有空闲内存可供分配，就请求分配内存，并把正在使用

5、的物理页记录在页缓存中。如果没有足够的内存可供分配，就调用交换机制腾出一部分内存。另外，在地址映射中要通过TLB寻找物理页；交换机制也要用到交换缓存，而且把物理页内容交换到交换文件中后，也要修改页表来映射文件地址。4．8．2Linux分页机制标准的Linux虚存页表应为三级，依次为页目录、中间页目录和页表。在INTEL微机上，Linux的页表结构实际为两级，页目录和中间页目录被合二为一。二级页表结构的第一级称为页目录(PageDirectory)存储在一个4KB的页中。页目录表中共有1K个目录项，每个目录项为4个字节，并指向第二级表。第二级称为页表(PageTable)，也存储在一

6、个4KB的页中，包含IKB的表项，每个表项包含一个物理页的地址。二级页表结构所使用的虚拟地址不是被分为页帧号和偏移量两部分，而是被分为三部分：页目录索引、页表索引和偏移量。页表或页帧的物理地址保留00DAPCDPWTU/SR/WP的第31位至第12位·P：存在位，表示该表项对地址的转换是否有效。P＝1则地址转换有效；P=0则地址转换无效，此时一旦使用该表项进行地址转换，就会产生处理器异常（缺页中断）。·R/W：读写位，R/W＝1则该页可写、可读，且可执行；R/W＝0则该页可读、可执行，但不可写。当处理器处于特权级0、1或2时，R/W位被忽略，如该表项位于页目录中，则R/W位作用于该

7、表项映射的所有各页。·U/S：用户/系统位。U/S=1则该页可在任何处理器特权级下访问；U/S＝0则该页只能在处理器特权级0、1和2下访问。如该表项位于页目录中，则U/S位作用于该表项映射的所有各页。·A：访问位。在对该表项映射的页进行任何访问之前，处理器对它置1。处理器永不清除A位，但通常操作系统为获取页的使用情况的统计信息而周期性地清除A位。·D：已写标志位。在对该表项映射的页进行写访问之前，处理器对它置1。如该表项是页目录中表项，处理器不修改D位。A位和D位协助