分頁與分段

一,分頁

    1,基本思想

     用戶程序的地址空間被劃分成若干固定大小的區域,稱爲“頁”,相應地,內存空間分成若干個物理塊(稱爲"幀"),頁和塊的大小相等。可將用戶程序的任一頁放在內存的任一塊中,實現了離散分配。

    2,地址結構

    頁號  -  頁內位移量

    頁號4位,每個作業最多2^4 = 16頁,表示頁號從0000~1111(2^4-1),頁內位移量的位數表示頁的大小,若頁內位移量的大小是12位則2^12=4k,即頁的大小爲4k,頁內地址爲000000000000~111111111111

    3,頁表

    分頁系統中允許將進程的每一頁離散的存儲在任一物理塊中,爲了能在內存中找到每個頁對應的物理塊,,系統爲每個頁面建立一張頁面映射表,即頁表。頁表的作用是實現從頁號到物理塊號的映射。

    4,塊表

    分頁系統中,CPU每次要存取一個數據,都要兩次訪問內存(訪問頁表、訪問實際物理地址)。爲提高地址變換速度,增設一個具有並行查詢能力的特殊高速緩衝存儲器,稱爲“聯想存儲器”或“快表”,存放當前訪問的頁表項。

二,分段

    1,基本思想

    將用戶程序地址空間分成若干個大小不等的段,每段可以定義一組相對完整的邏輯信息。存儲分配時,以段爲單位,段與段在內存中可以不相鄰接,也實現了離散分配。

    2,地址結構

作業的地址空間被劃分爲若干個段,每個段定義了一組邏輯信息。例程序段、數據段等。每個段都從0開始編址,並採用一段連續的地址空間。

段的長度由相應的邏輯信息組的長度決定,因而各段長度不等。整個作業的地址空間是二維的。

段號4位,每個作業最多24=16段,表示段號從0000~1111(24-1);段內位移量12位,212=4k,表示每段的段內地址最大爲4K(各段長度不同),從000000000000~111111111111

    3段表

段號 段長 起始地址 存取控制   

0     1K     4096    

1     4K     17500    

2     2K     8192  

三.分頁與分段的主要區別

分頁和分段有許多相似之處,比如兩者都不要求作業連續存放.但在概念上兩者完全不同,主要表現在以下幾個方面:

(1)頁是信息的物理單位,分頁是爲了實現非連續分配,以便解決內存碎片問題,或者說分頁是由於系統管理的需要.段是信息的邏輯單位,它含有一組意義相對完整的信息,分段的目的是爲了更好地實現共享,滿足用戶的需要.

(2)頁的大小固定,由系統確定,將邏輯地址劃分爲頁號和頁內地址是由機器硬件實現的.而段的長度卻不固定,決定於用戶所編寫的程序,通常由編譯程序在對源程序進行編譯時根據信息的性質來劃分.

(3)分頁的作業地址空間是一維的.分段的地址空間是二維的.

段頁式存儲管理

1.基本思想:

分頁系統能有效地提高內存的利用率,而分段系統能反映程序的邏輯結構,便於段的共享與保護,將分頁與分段兩種存儲方式結合起來,就形成了段頁式存儲管理方式。

在段頁式存儲管理系統中,作業的地址空間首先被分成若干個邏輯分段,每段都有自己的段號,然後再將每段分成若干個大小相等的頁。對於主存空間也分成大小相等的頁,主存的分配以頁爲單位。

段頁式系統中,作業的地址結構包含三部分的內容:段號      頁號       頁內位移量

程序員按照分段系統的地址結構將地址分爲段號與段內位移量,地址變換機構將段內位移量分解爲頁號和頁內位移量。

爲實現段頁式存儲管理,系統應爲每個進程設置一個段表,包括每段的段號,該段的頁表始址和頁表長度。每個段有自己的頁表,記錄段中的每一頁的頁號和存放在主存中的物理塊號。

五、在網上找到了一個比較形象的比喻,挺不錯的,呵呵,列出來如下:

 

打個比方,比如說你去聽課,帶了一個紙質筆記本做筆記。筆記本有100張紙,課程有語文、數學、英語三門,對於這個筆記本的使用,爲了便於以後複習方便,你可以有兩種選擇。


第一種是,你從本子的第一張紙開始用,並且事先在本子上做劃分:第2張到第30張紙記語文筆記,第31到60張紙記數學筆記,第61到100張紙記英語筆記,最後在第一張紙做個列表,記錄着三門筆記各自的範圍。這就是分段管理,第一張紙叫段表。


第二種是,你從第二張紙開始做筆記,各種課的筆記是連在一起的:第2張紙是數學,第3張是語文,第4張英語……最後呢,你在第一張紙做了一個目錄,記錄着語文筆記在第3、7、14、15張紙……,數學筆記在第2、6、8、9、11……,英語筆記在第4、5、12……。這就是分頁管理,第一張紙叫頁表。你要複習哪一門課,就到頁表裏查尋相關的紙的編號,然後翻到那一頁去複習

請求分頁的基本思想
1.請求分頁=分頁+請求
2.請求分頁提供虛擬存儲器
3.頁表項中的狀態位指示該頁面是否在內存,若不在,則產生一個缺頁中斷

頁面置換:把一個頁面從內存調換到磁盤的對換區中
抖動:在具有虛存的計算機中,由於頻繁的調頁活動使訪問磁盤的次數過多而引起的系統效率降低的一種現象
頁面走向:

常用的頁面置換算法:
先進先出法:(置換次數比較多)
最佳置換法(OPT):選擇將來不再使用或在最遠的將來才被訪問的頁調換出去(不便於實現)
最近最少使用置換法(LRU):當需要置換一頁時,選擇在最近一段時間裏最久沒有使用過的頁面予以淘汰
最近未使用置換法(NUR):是LRU算法的近似方法,選擇在最近一段時間裏未被訪問過的頁面予以淘汰

段式管理的基本思想是:把程序按內容或過程(函數)關係分成段,每個段有自己的名字(編號)。一個作業或進程的虛擬存儲空間都對應於一個由段號(段號:段內偏移)構成的二維地址,編譯程序在編譯鏈接過程中就直接形成這樣的二維地址形式。段式管理以段爲單位分配內存,然後通過地址變換將段式虛擬地址轉換成實際的內存物理地址。頁式管理一樣,段式管理也採用只把那些經常訪問的段駐留內存,而把那些將來一段時間不被訪問的段放入外存,待需要時自動調入的方法實現虛擬存儲器。

段式管理把一個進程的虛擬地址空間設計成二維結構,即段號(段號:段內偏移)的形式。前面己經談到,與頁式管理編譯程序產生一維連續地址不同,段式管理系統中的編譯程序編譯形成多個段及段的名字或編號,各個段號之間無順序關係。與頁式管理頁長度相同不一樣,段的長度是不同的,每個段定義一組邏輯上完整的程序或數據。例如,在DOS操作系統中,一個程序內部被分爲了正文段、數據段、堆棧段等。每個段是一個首地址爲O並連續的一維線性空間

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