计算机操作系统（第二版）课件：分页存储管理方式

分页存储管理方式基本概念页面和物理块的概念分页系统的逻辑地址结构的理解页表的概念地址转换机构二级页表及地址转换

页式存储管理方式关于分页存储管理方式，你希望老师重点讲解的内容有哪些？在分页存储管理方式中，如果没有引入快表，则CPU每次从内存中取一次数据需要访问内存的次数为（）次。1234ABCD提交单选题10分在分页存储管理方式中，如果采用单级页表，则进程的页表会（）。连续存放在进程用户区离散存放在进程用户区连续存放在系统内核区离散存放在系统内核区ABCD提交单选题10分分页管理方式中，页表的作用是（）保存进程的代码保存进程的数据实现地址转换实现内存保护ABCD提交单选题10分一个系统页面大小为1KB，某进程共有4个页面，依次存放在内存的3,10,8,15号块中，则逻辑地址2000的物理地址是（）。2000819211216地址越界ABCD提交单选题10分某分页系统将页表存储在内存中，同时配置了快表。若一次访存周期为100ns，一次快表访问时间为10ns，若快表命中率为80%，则读取一次数据的内存有效访问时间是多少？（忽略快表更新时间）110ns200ns130ns128nsABCD提交单选题10分第三节

页式存储管理方式80x86的控制寄存器：页面的概念：将进程逻辑空间划分为若干等长的区域，称为页（或页面）对每个页面顺序编号，称为页号页面大小：2nB通常为512B～8KB04K-14K8K-18K12K-112K16K-116K20K-120K23K-1页号012345进程地址空间4.3页式存储管理方式4.3.1基本原理4.3页式存储管理方式4.3.1基本原理页面的概念：将进程逻辑空间划分为若干等长的区域，称为页（或页面）对每个页面顺序编号，称为页号页面大小：2nB通常为512B～8KBIntelPentium:4KB,4MBARMv864位：4KB,16KB,64KBMIPSR4000:4KB,16KB,64KB,256KB,1MB,4MB,16MBIntel：CR4寄存器中的第5位:

PSE位=0:4KBMIPSR4000:PageMask寄存器二.逻辑地址结构页号4512K-116K-120K-1进程地址空间

04K-14K8K-18K12K16K20K24K-10410024K27K6页内位移d页号P4100#单元123一维线性地址4K8K-10141#页面4100…4095对于一个线性逻辑地址，如何得到它的页号和页内地址？4.3页式存储管理方式页内位移4页面14.3.1基本原理页号P和页内地址d的计算公式P＝INT[A/L]d＝[A]%LA：逻辑地址空间中的地址L：页面大小4.3页式存储管理方式二.逻辑地址结构4.3.1基本原理某系统的页面大小为1KB，则逻辑地址2180对应的页号和页内地址分别是（）。页号1，页内地址180页号1，页内地址132页号2，页内地址180页号2，页内地址132ABCD提交单选题10分二.逻辑地址结构：页面大小是2的幂：=2nB当页面大小为4KB时：=212B位移量（页内地址）d页号P例如，页面大小为4KB时，逻辑地址4100可表示为：113112110……12页号P位移量（页内地址）d3100000,0000,0000,0000,00010000,0000,0100将内存空间划分为与页面等长的若干区，称为物理块或页框。块大小与页面大小一致

内存空间04K-14K8K-18K12K-112K16K-116K20K-120K24K-1块号012345100008K12K-11000001180840952#块4.3页式存储管理方式可以用什么数据结构来记录内存块的使用情况？物理地址结构：一维线性地址块内位移块号4.3.1基本原理三.物理块的概念四.页表01234567891110内存第0页第1页第2页第3页第4页第5页第6页用户进程块号页号1051169453327120页表第0页第1页第2页第3页第4页第5页第6页页表：存放在内存系统区的一个连续空间中；PCB：存有进程页表在内存的首地址和页表长度；页内碎片页表内容存哪里？页表始址存哪里？4.3页式存储管理方式地址变换机构的任务：实现地址映射页表：存放在内存系统区的一片连续空间中PCB：存有进程页表在内存的首地址和页表长度；页表寄存器PTR：存放当前进程页表在内存的首地址和页表长度

逻辑地址：物理地址：页内位移d页号P块内位移块号查找页表两者相等如何实现？页内位移与块内位移有什么关系？4.3页式存储管理方式五.地址变换机构(1)基本地址变换机构页表始址7页表寄存器＜页表块号页号53327120物理地址寄存器逻辑地址4100越界中断页表长度14页号页内地址块号31121100000,0000,0000,0000,01110000,0000,0100=页表始址指针+页号块内地址

74哪位同学来说说这个逻辑地址如何转变成物理地址？CPU每执行一次访存指令，实际要访问几次内存？已知某分页系统，主存容量为64kB，页面大小为1kB，对一个4页大的作业，第0、1、2、3页被分配到内存的2、4、6、7块中。则十进制逻辑地址1023对应的物理地址是（）102340233071地址越界ABCD提交单选题10分已知某分页系统，主存容量为64kB，页面大小为1kB，对一个4页大的作业，第0、1、2、3页被分配到内存的2、4、6、7块中。则十进制逻辑地址4500对应的物理地址是（）76727500无法计算地址越界ABCD提交单选题10分在一个分页存储管理系统中，逻辑地址的结构长度为为18位，其中11～17位表示页号，0～10表示页内偏移量。若有一个作业共3个页面，各页依次装入2、3、7号物理块中，逻辑地址1500对应的物理地址是多少？150055963548地址越界ABCD提交单选题10分设某进程有8页的逻辑空间，每页有1024字节，它们被映射到32块的物理存储区中，那么该进程逻辑地址的有效位是（）位。10131518ABCD提交单选题10分五.地址变换机构：2.具有快表的地址变换机构快表（联想存储器，按内容查找）：具有并行查询能力4.3页式存储管理方式快表输入寄存器检索项关键字值快表命中关键字匹配值页号块号Linux快表表项：页号块号有效位修改位保护位

几K到几百K，只含有部分页表项（16~512个）如：intelx86:32项具有快表的地址映射过程页表始址页表长度页表寄存器＜页表块号页号5332712031250物理地址21250逻辑地址越界中断快表块号页号205327120输入寄存器快表命中仅在快表不命中时进行快表命中时，访问一个地址的时间包括哪几个部分？哪个小组来分析这个逻辑地址转换成物理地址的过程？具有快表的地址映射过程页表始址页表长度页表寄存器＜页表块号页号5332712051250物理地址31250逻辑地址越界中断快表块号页号205327120输入寄存器快表未命中仅在快表不命中时进行快表块号页号205327153哪个小组来分析这个逻辑地址转换成物理地址的过程？快表未命中时，访问一个地址的时间包括哪几个部分？某分页系统将页表存储在内存中，同时配置了快表。若一次访存周期为100ns，一次快表访问时间为10ns，若快表命中率为90%，则读取一次数据的内存有效访问时间是（）ns。（忽略快表更新时间）100120119110ABCD提交单选题10分课堂练习：如果一个程序占用200M大小空间，若页面大小为4KB，每个页表项4B，它的页表需要多大的空间存储？页表也存储在内存中，那么如果页表比一个页面还要大会怎么样？有哪些办法解决这个问题？50K个页面，页表大小200KB2.大页表问题的解决思路：对页表本身采用离散分配方式存储；只将当前需要的部分页表调入内存，其余的页表仍驻留在磁盘上，需要时再调入。大家自己算一下，用弹幕给出第一题答案？本次课前学习中不理解的问题、希望老师重点讲解的内容有哪些？用弹幕给出1、说明分页系统的基本概念：页面，页表，逻辑地址结构2、分析说明分页系统地址转换过程。前期知识回顾4.3页式存储管理方式016002k进程地址空间…页号012345399940000进程页表4000外部页号01234.3.2两级和多级页表页号块号010111……10231033页表分页…页号块号3072308230733083……40004010032M…块号01234581920页页表1页页表2页页表3页页表外部页号块号01122435外部页表又称为页目录表进程页表：页号块号010111……102310331024103410251035……204720572048205820492059……307130813072309230733093……400040100#页表分页：1024个页表项1#页表分页：1024个页表项2#页表分页：1024个页表项3#页表分页：929个页表项假设每个页表项4B逻辑地址结构：页号页内地址3112110外部页号外部页内地址页内地址31222112110CPU给出：32位线性地址进程地址空间分页：4KB进程页表分页：4.3.2两级和多级页表页目录号页表索引进程页表10331023……111100块号页号页表分页…40104000……3093307330923072块号页号0号页表分页3号页表分页01928页号块号010111……102310331024103410251035……204720572048205820492059……307130813072309230733093……40004010地址变换过程：外部页表外部页表寄存器物理地址…………页表分页块号块内地址外部块号页号块号页号外部页表始址、长度外部页号外部页内地址页内地址31222112110小组讨论下两级页表下地址转换过程？？4.3.2两级和多级页表外部页号块号01122435外部页表10物理地址外部页号P1外部页内地址P2页内地址d块号块内地址3#页表分页外部页表寄存器外部页表始址、长度00000000110000000001000000001010页号块号307215307316……4000800164.3.2两级和多级页表ARMv8MMU及Linux页表映射：TLB4.3.2两级和多级页表已知系统为32位实地址，采用48位虚拟地址，页面大小4KB，页表项大小为8B。假设系统使用纯页式存储，若最高