Буферы быстрого преобразования адреса

Сегментно-страничное распределение. Преобразование адресов.

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.

Схема преобразования адресов:

Рассм. систему, призванную ускорить страничную организацию памяти и обрабатывать большие виртуальные адресные пространства. Отправной точкой для большинства оптимиз-х технологий является содержание таблицы страниц в памяти. Потенциально такая конструкция оказывает сильное влияние на производительность.(ex рассм. однобайтную команду, копирующую один регистр в др). При отсутствии страничной организации эта команда осуществляет одно обращение к памяти для извлечения самой команды. При страничной орг-и памяти понадобится еще 1 обращение к памяти для доступа к таблице страниц.(bad) Есть наблюдение, что большинство программ склонны большинство своих обращений направлять к небольшому количеству страниц, а не наоборот. Поэтому интенсивному чтению подвергается лишь небольшая часть записей таблицы страниц, а остальная часть вообще практически не используется. Найденное решение состояло в оснащении компьютеров небольшим устройством для отображения виртуальных адресов на физические без просмотра таблицы страниц. Состояние этого устройства, названного буфером быстрого преобразования адреса — TLB (Translation Lookaside Buffer), которое иногда еще называют ассоциативной памятью. Зачастую это устройство находится внутри диспетчера памяти и состоит из небольшого количества записей, в данном примере их 8, но их количество редко превышает 64. Каждая запись содержит информацию об одной странице, включающую номер виртуальной страницы, бит, устанавливающийся при модификации страницы, код защиты (разрешение на чтение-запись-выполнение) и физический страничный блок, в котором расположена страница. Эти поля имеют точное соответствие с полями в таблице страниц, за исключением номера виртуальной страницы, который в таблице страниц не нужен. Еще один бит показывает задействованность страницы. Теперь рассмотрим работу TLB. Когда диспетчеру памяти предоставляется для преобразования виртуальный адрес, аппаратура сначала проверяет, не содержится ли номер его виртуальной страницы в TLB, одновременно (то есть параллельно) сравнивая его значение со всеми записями. Если будет найдено соответствие и биты защиты не будут препятствовать доступу, номер страничного блока будет взят непосредственно из TLB, без обращения к таблице страниц. Если номер виртуальной страницы присутствует в TLB, но команда пытается осуществить запись в страницу, предназначенную только для чтения, генерируется ошибка защиты.

Дата добавления: 2015-06-25