**

基本分頁儲存管理

**
1.頁面的概念
記憶體劃分成多個小單元，每個單元K大小，稱（物理）塊。
作業也按K單位大小劃分成片，稱為頁面。

①物理劃分塊的大小 = 邏輯劃分的頁的大小
②頁面大小要適中
太大，（最後一頁）內碎片增大，類似連續分配的問題。
太小的話，頁面碎片總空間雖然小，提高了利用率，但每個程序的頁面數量較多，頁表過長，反而又增加了空間使用。

2.頁表的概念
為了找到被離散分配到記憶體中的作業，記錄每個作業各頁對映到哪個物理塊，形成的頁面對映表，簡稱頁表。
每個作業有自己的頁表
頁表的作用：
頁號到物理塊號的地址對映
要找到作業A
關鍵是找到頁表（PCB）
根據頁表找物理塊

3.地址的處理
連續方式下，每條指令用基地址+偏移量即可找到其物理存放的地址。
規律：
作業相對地址在分頁下不同位置的數有一定的意義結構：
頁號+頁內地址（即頁內偏移）
關鍵的計算是：根據系統頁面大小找到不同意義二進位制位的分界線。
從地址中分析出頁號後，地址對映只需要把頁號改為對應物理塊號，偏移不變，即可找到記憶體中實際位置。

4.地址變換機構
地址變換過程
分頁系統中，程序建立，放入記憶體，構建頁表，在PCB中記錄頁表存放在記憶體的首地址及頁表長度。
（1）執行某程序A時，將A程序PCB中的頁表資訊寫入PTR中；
（2）每執行一條指令時，根據分頁計算原理，得到指令頁號X和內部偏移量Y；
（3）CPU高速訪問PTR找到頁表在哪裡；
（4）查頁表資料，得到X實際對應存放的物理塊，完成地址對映計算，最終在記憶體找到該指令。

5.引入快表—針對訪問速度問題
問題：基本分頁機制下，一次指令需兩次記憶體訪問，處理機速度降低1/2，分頁空間效率的提高以如此的速度為代價，得不償失。
改進：減少第1步訪問記憶體的時間。增設一個具有“並行查詢”能力的高速緩衝暫存器，稱為“快表”，也稱“聯想暫存器”（Associative memory），IBM系統稱為TLB（Translation Look aside Buffer）。
快表放正在執行程序的頁表的資料項。
引入快表後的記憶體訪問時間如何？
快表的暫存器單元數量是有限的，不能裝下一個程序的所有頁表項。雖不能完全避免兩次訪問記憶體，但如果命中率a高還是能大幅度提高速度。

6.兩級、多級頁表，反置頁表—針對大頁表佔用記憶體問題

①兩級頁表
將頁表分頁，並離散地將頁表的各個頁面分別存放在不同的物理塊中
為離散分配的頁表再建立一張頁表，稱為“外層頁表”，其每個表項記錄了頁表頁面所在的物理塊號。
②多級頁表
64位作業系統下，兩級仍然不足以解決頁表過大問題時，可按同樣道理繼續分頁下去形成多級頁表。
③反置頁表
每個程序一張頁表 -----> 一張OS 反置頁表 + 每程序一張外部頁表
反置頁表（Inverted Page Tale）：
站在物理塊的角度，記錄佔用它的已調入記憶體的程序標識和頁號。系統中只需一張該表即可。一個64MB記憶體，若頁面大小4KB（64M/4K=2^16=16K個物理塊），反置頁表佔用64KB（16K*4B）
程序外部頁表（External Page Table）：
每個程序一張，記錄程序不在記憶體中的那些頁面所在的外存物理位置。
如何提高檢索反置頁錶速度：
記憶體容量大時，反置頁表的頁表項還是會很大，利用程序識別符號和頁號去檢索一張大的線性表很費時，可利用hash演算法提高檢索速度。
**

基本分段儲存管理

**

從提高記憶體利用率角度:
固定分割槽 --> 動態分割槽 --> 分頁
從滿足並方便使用者（程式設計師）和使用上的要求角度：
分段儲存管理：作業分成若干段，各段可離散放入記憶體，段內仍連續存放。
方便程式設計：如彙編中通過段：偏移確定資料位置
資訊共享：同地位的資料放在一塊方便進行共享設定
資訊保護
動態增長：動態增長的資料段事先固定記憶體不方便
動態連結：往往也是以邏輯的段為單位更方便

1.分段系統的基本原理
程式通過分段(segmentation)劃分為多個模組，每個段定義一組邏輯資訊。
如程式碼段（主程式段main，子程式段X）、資料段D、棧段S等。
**編譯程式（基於原始碼）**決定一個程式分幾段
段的特點：
①每段有自己的名字（一般用段號做名），都從0編址，可分別編寫和編譯。裝入記憶體時，每段賦予各段一個段號。
②每段佔據一塊連續的記憶體。（即有離散的分段，又有連續的記憶體使用）
③各段大小不等。
分段下的相對地址：
地址結構：段號 + 段內地址
段表：記錄每段實際存放的實體地址

2.段表與地址變換機構
段是連續存放在記憶體中。段表中針對每個“段編號”記錄：“記憶體首地址”和“段長”

同樣有兩次記憶體訪問問題
解決方法：設定聯想暫存器，用於儲存最近常用的段表項。

3.資訊共享
分段系統的突出優點：
易於實現共享
在分段系統中，實現共享十分容易，只需在每個程序的段表中為共享程式設定一個段表項。
易於實現保護：
程式碼的保護和其邏輯意義有關，分頁的機械式劃分不容易實現。
分頁容易造成共享和非共享資料共處一頁，不方便設定許可權。
可重入程式碼
又稱為純程式碼，允許多個程序同時訪問的程式碼
不允許任何程序對它進行修改。
可共享的程式碼必須是可重入的
**

段頁式儲存管理

**
1.基本原理
將使用者程式分成若干段，併為每個段賦予一個段名。
把每個段分成若干頁
地址結構包括段號、段內頁號和頁內地址三部分

2.地址變換過程

**

分頁和分段的主要區別

**
1.需求：
分頁是出於系統管理的需要，是一種資訊的物理劃分單位，分段是出於使用者應用的需要，是一種邏輯單位，通常包含一組意義相對完整的資訊。
一條指令或一個運算元可能會跨越兩個頁的分界處，而不會跨越兩個段的分界處。
2.大小：
頁大小是系統固定的，而段大小則通常不固定。分段沒有內碎片，但連續存放段產生外碎片，可以通過記憶體緊縮來消除。相對而言分頁空間利用率高。
3.邏輯地址：
分頁是一維的，各個模組在連結時必須組織成同一個地址空間；
分段是二維的，各個模組在連結時可以每個段組織成一個地址空間。
4.其他：
通常段比頁大，因而段表比頁表短，可以縮短查詢時間，提高訪問速度。分段模式下，還可針對不同型別採取不同的保護；按段為單位來進行共享