67. Страничная организация вп. Биты таблицы страниц. Многоуровневая адресация. Страничная адресация в 80386.

Страничная организация

• Каждый процесс имеет собственную таблицу страниц (page table).

• Каждая запись таблицы страниц (page table entry - PTE) содержит соответствующий странице номер кадра в основной памяти.

• Должен существовать бит присутствия, определяющий находится ли страница в основной памяти или нет.

• При обращении к отсутствующей в основной памяти странице генерируется прерывание отказ страницы (Page Fault)

Бит модификации в таблице страниц

• Бит модификации, определяющий были ли модифицированы данные странице, с момента её загрузки в основную память.

• Если изменений не было, то страницу перед освобождением не требуется перемещать во вторичную память.

Таблицы страниц при многоуровневой организации

• Таблицы страниц могут занимать слишком много места в оперативной памяти

• Таблицы страниц также располагаются в виртуальной памяти.

• Только часть таблицы страниц может располагаться в основной памяти при выполнении процесса.

Страничная адресация в 80386

Не с лекции:

1)Страничная схема функционирования ВП

Страничное размещение – размещение сегментов одинаковой длинны, кратной двум.

Упрощается схема формирования физического адреса.

Достоинства и недостатки страничного размещения:

Достоинства:

• Отсутствует фрагментация;

• Нет подбора сегмента;

• Проще и быстрее формируется адрес.

Недостатки:

- Большие расходы на трансляцию виртуального адреса;

- Случайное разбиение без учета логических связей;

- Более сложная фрагментация взаимодействия.

Здесь существует принцип локализации: 80% выполняющегося кода сосредоточено в 20-25% ВАП.

1)программа и данные перед началом выполнения находятся в архивной среде(на ЖД)

2)происходит обращение к отсутствующей в рабочей среде странице памяти.

3)процессор генерирует страничное перехватывание

4)ОС перехватывает прерывание, выделяя свободную страницу в ОП и проецируя на нее виртуальную страницу

5)выполнение программы продолжается с инструкции, вызвавшей прерывание

ОС:Windows NT, UNIX.

При создании МП 80386 разработчики столкнулись с очень серьезной проблемой в реализации страничного механизма. Дело в том, что МП имеет широкую шину адреса – 32 бита – и возникает вопрос о разбиении всего адреса на поле страницы и поле индекса. Если большое количество битов адреса отвести под индекс, то страницы станут очень большими, что повлечет большие потери и на фрагментацию, и на операции ввода/вывода, связанные с замещением страниц. Хотя количество страниц стало бы при этом меньше, и накладные расходы на их поддержание тоже уменьшись бы. Если же страницы уменьшить, то большое поле номера страниц привело бы к появлению громадного количества возможных страниц и необходимо было либо вводить какие-то механизмы контроля за номером страницы (с тем, чтобы он не выходил за размеры таблицы страниц), либо создавать эти таблицы максимально возможного размера. Разработчики пошли по пути, при котором размер страницы все же не большой (он выбран равным К), а поле номера страницы величиной в 20 битов, в свою очередь, разбивается на два поля и осуществляется двухэтапная (двухшаговая) страничная трансляция.

Для описания каждой страницы создается соответствующий дескриптор. Длина дескриптора выбрана равной 32 битам: 20 битов линейного адреса определяют номер страницы (по существу – ее адрес, поскольку добавление к нему 12 нулей приводит к определению начального адреса страницы), а остальные биты разбиты на следующие поля (см.рис 1.)

Достоинства и недостатки страничного размещения:

Достоинства:

- Отсутствует фрагментация;

- Нет подбора сегмента;

- Проще и быстрее формируется адрес.

Недостатки:

- Большие расходы на трансляцию виртуального адреса;

- Случайное разбиение без учета логических связей;

- Более сложная фрагментация взаимодействия.

Решение этих проблем – сегментно-страничный метод.