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基本分页存储管理的基本概念

2021-12-07 16:30:00  阅读:187  来源: 互联网

标签:存储管理 分页 分区 偏移量 地址 内存 进程 基本概念 页面


考虑支持多道程序的两种连续分配方式:

1.固定分区分配分配

缺乏灵活性,会产生大量的内部碎片,内存的利用率很低。

2.动态分区分配

会产出很多外部碎片,虽然可以用"紧凑"技术来处理,但是"紧凑"的时间代价很高。

如果允许将一个进程分散地装入到许多不相邻的分区中,便可充分地利用内存,而无需再进行"紧凑"。

基于这种思想,产生了"非连续分配方式",或者称为"离散分配方式"。

连续分配:为用户进程分配的必须是一个连续的内存空间。

非连续分配:为用户进程分配的可以是一些分散的内存空间。

把"固定分区分配"改造为"非连续分配版本"

假设进程A大小为23MB,但是每个分区大小只有10MB,如果进程只能占有一个分区,那显然是放不下的。

解决思路

如果允许进程占有多个分区,那么可以把进程拆分成10MB+10MB+3MB三个部分,再把这三个部分分别放到三个分区中(这些分区不要求连续)

进程A的最后一个部分是3MB,放入分区后会产生7MB的内部碎片。

如果每个分区大小为2MB,那么进程A可以拆分成11*2MB+1MB共12个部分,只有最后一部分1MB不满分区,会产生1MB的内部碎片。

显然,如果把分区大小设置的更小一些,内部碎片会更小,内存利用率会更高。

基本分页存储管理的思想

把内存分为一个个相等的小分区,再按照分区大小把进程拆分成一个个小部分。

分页存储管理的基本概念

将内存空间分为一个个大小相等的分区(比如:每个分区4KB),每个分区就是一个"页框",或称"页帧"、"内存块"、"物理块"。每个页框有一个编号,即"页框号"(或者"内存块号"、"页帧号"、"物理块号")页框号从0开始。

将用户进程的地址空间也分为与页框大小相等的一个个区域,称为"页"或"页面"。每个页面也有一个编号,即"页号",页号也是从0开始。

进程的最后一个页面可能没有一个页框那么大。因此,页框不能太大,否则可能产生过大的内部碎片。

操作系统以页框为单位为各个进程分配内存空间。进程的每个页面分别放入一个页框中。也就是说,进程的页面与内存的页框有一一对应的关系。

各个页面不必连续存放,也不必按先后顺序来,可以放到不相邻的各个页框中。

如何实现地址的转换

将进程地址空间分页之后,操作系统该如何实现逻辑地址到物理地址的转换?

1.要算出逻辑地址对应的页号

2.要知道该页号对应页面在内存中的起始地址

3.要算出逻辑地址在页面内的"偏移量"

4.物理地址 = 页面地址 + 页内偏移量

如何计算:

页号 = 逻辑地址 / 页面长度 (取除法的整数部分)

页内偏移量 = 逻辑地址 % 页面长度(取除法的余数部分)

页面在内存中的起始位置:操作系统需要用某种数据结构记录进程各个页面的起始位置。

为了便于计算页号、页内偏移量,页面大小一般要为2的整数幂

如果每个页面大小为2^{K}B,用二进制表示逻辑地址,则末尾K位即为页内偏移量,其余部分就是页号

因此,如果让每个页面的大小为2的整数幂,计算机就可以很方便地得出一个逻辑地址对应得页号和页内偏移量。

如果有K位表示"页内偏移量",则说明该系统中一个页面的大小是2^{K}个内存单元

如果有M位表示"页号",则说明在该系统中,一个进程最多允许有2^{M}个页面

页表

为了能知道进程的每个页面在内存存放的位置,操作系统要为每个进程建立一张页表。

1.一个进程对应一张页表

2.进程的每一页对应一个页表项

3.每个页表项由"页号"和"块号"组成

4.页表记录进程页面和实际存放的内存块之间的对应关系

M号内存块的起始地址就是M*页面大小

各页表项会按顺序连续地存放在内存中 

标签:存储管理,分页,分区,偏移量,地址,内存,进程,基本概念,页面
来源: https://blog.csdn.net/LOOKTOMMER/article/details/121765146

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