6.4. Комбинированная странично-сегментная организация памяти

Как видно из названия, данный метод представляет собой комбинацию страничного и сегментного распределения памяти и вследствие этого сочетает в себе достоинства обоих подходов. Виртуальное пространство процесса делится на сегменты, а каждый сегмент в свою очередь делится на виртуальные страницы, которые нумеруются в пределах сегмента. Оперативная память делится на физические страницы. Загрузка процесса выполняется операционной системой постранично, при этом часть страниц размещается в оперативной памяти, а часть - на диске. Для каждого сегмента создается своя таблица страниц, структура которой полностью совпадает со структурой таблицы страниц, используемой при страничном распределении. Для каждого процесса создается таблица сегментов, в которой указываются адреса таблиц страниц для всех сегментов данного процесса. Адрес таблицы сегментов загружается в специальный регистр процессора, когда активизируется соответствующий процесс.

Трехуровневая адресация использует две таблицы отображения (таблица сегментов + таблица страниц сегментов):

V=(S,P,d),

где S - номер сегмента; P- номер страницы; d - смещение.

Динамическое управление адресами здесь выполняется более сложно в два этапа, и поэтому в таких системах применяется высокоскоростная ассоциативная память, по типу кэш-памяти.

Обычная адресуемая память - это память, к которой обращаются по адресу и выбирают значение.

Ассоциативная память - это параллельная память, к которой осуществляется одновременный доступ по всем ячейкам памяти по значению и выбирается в результате либо адрес соответствующей ячейки, либо связанные с этой ячейкой другие значения. В качестве примера использования ассоциативной таблицы на рис.6.3 представлена схема преобразования адреса на одном из этапов при комплексном использовании таблиц.

Достоинства странично-сегментной организации:

1. Комбинированная организация эффективна для больших программ (процедур), имеющих свою локальность.

2. Делает более эффективным коллективное использование общих (разделяемых) сегментов, так как строки различных таблиц сегментов будут указывать на одну таблицу страниц коллективно используемого сегмента.

Рис.6.3. Преобразование адреса страницы при чисто ассоциативном отображении

6.5. Двухуровневая страничная организация

Двухуровневая страничная организация образуется из гиперстраниц, традиционно называющихся сегментами, которые в свою очередь подразделяются на страницы.

Виртуальный адрес состоит также состоит из трех компонентов (гиперстраница, страница, смещение).

Достоинства двухуровневой страничной организации:

1. Сокращение объема памяти под таблицы страниц путем размещения в ОП только активных частей таблиц страниц.

2. Появляется возможность моделировать сегментную организацию, то есть обеспечить эффективное разделение общих процедур и защиту процессов посредством более простой схемы адресации.

Пример: ЕС ЭВМ ряд 2.

Страницы 2 - 4 Кб; гиперстраница 64 - 1024 Кб

В общем случае информация постоянно находится на более низком уровне иерархической структуры памяти, а механизм управления иерархией обеспечивает передачу на верхний уровень наиболее вероятной для обработки информации. В этом случае верхний уровень работает как кэш по отношению к нижнему уровню. Вначале идея кеширования памяти рассмаривалась применительно к взаимодействию между ЦП и ОП, а затем распространилась на все уровни иерархии памяти.