第四章 3,4内存离散分配 分页、分段

基本分页存储管理方式

比较连续分配方式:作业逻辑地址空间有M大,就需要向内存申请一个M大的连续区域。

分页的目的是更细粒度的处理空间,减少粗放管理的浪费或开销问题。


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。

太大,(最后一页)内碎片增大,类似连续分配的问题。

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

二进制地址具体是如何计算从而映射到物理地址?

规律: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)

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。

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。


分页系统的地址变换机构


具有快表的分页系统的地址变换机构 

两级页表:将页表分页,并离散地将页表的各个页面分别存放在不同的物理块中

为离散分配的页表再建立一张页表,称为“外层页表”,其每个表项记录了页表页面所在的物理块号。


分段系统的基本原理

程序通过分段(segmentation)划分为多个模块,每个段定义一组逻辑信息。如代码段(主程序段main,子程序段X)、数据段D、栈段S等。

编译程序(基于源代码)决定一个程序分几段,每段多大。

段的特点:每段有自己的名字(一般用段号做名),都从0编址,可分别编写和编译。装入内存时,每段赋予各段一个段号;每段占据一块连续的内存。(即有离散的分段,又有连续的内存使用);各段大小不等。

分段下的相对地址:

地址结构:段号+段内地址

段表:记录每段实际存放的物理地址

页和分段的主要区别:

1.需求:分页是出于系统管理的需要,是一种信息的物理划分单位,分段是出于用户应用的需要,是一种逻辑单位,通常包含一组意义相对完整的信息。

一条指令或一个操作数可能会跨越两个页的分界处,而不会跨越两个段的分界处。

2.大小:页大小是系统固定的,而段大小则通常不固定。分段没有内碎片,但连续存放段产生外碎片,可以通过内存紧缩来消除。相对而言分页空间利用率高。

3.逻辑地址:分页是一维的,各个模块在链接时必须组织成同一个地址空间;分段是二维的,各个模块在链接时可以每个段组织成一个地址空间。

4.其他:通常段比页大,因而段表比页表短,可以缩短查找时间,提高访问速度。分段模式下,还可针对不同类型采取不同的保护;按段为单位来进行共享。

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