Организация виртуальной памяти

Рассмотренный механизм страничной организация памяти может быть легко использован для организации уже виртуальной памяти. Страничную виртуальную организацию памяти поддерживает бит Р (бит присутствия) это нулевой разряд указателя.

В системе с виртуальной памятью бит Р должен точно отображать месторасположение виртуальной страницы, которая может находиться либо в ОЗУ, либо на диске. ОС следит за состоянием бита Р. Микропроцессор автоматически проверяет состояние бита Р в каталоге таблиц страниц и в самой таблице станиц, при каждом обращении к памяти. Если Р=1, то это значит, что та страница к которой происходит обращение находится в ОЗУ. В этом случае производится трансляция адресов либо с универсальным алгоритмом, либо с TLB.

Если Р=0, то это значит, что нужной страницы в ОЗУ нет, а эта страница находится на диске, поэтому в случае Р=0 обращение к памяти не выполняется, ситуация квалифицируется как «ошибка страниц» и CPU генерирует исключительную ситуацию. В этом случае управление передается ОС, которая после анализа исключительной ситуации определяет, что произошла ошибка страниц, находит нужную страницу на диске, загружает ее в ОЗУ, устанавливает бит Р «1» и возвращает управление той программе, которая вызвала эту ситуацию.

Таким образом, происходит непрерывное обновление содержимого ОЗУ, т.е. в ОЗУ загружаются те страницы, которые нужны в данный момент времени и удаляются те, обращение к которым долго не производилось. Для определения тех страниц, которые подлежат удалению из ОЗУ, используют биты A и D, т.е. 5 и 6 разряды указателей.

Таким образом, страничная организация памяти используется при организации виртуальной памяти, когда ОС вместе с CPU непрерывно обновляет содержимое ОЗУ, удаляя долго не используемые страницы для записи на освободившееся место нужной в данный момент страницы.

Определим объем виртуальной памяти 32-х разрядного CPU, т.е. объем той памяти, который этот CPU может адресовать.

Объем виртуальной памяти равен максимальному объему сегмента (4 Гб), умноженному на количество этих сегментов.

Количество сегментов определяется объемом глобальной и локальной таблиц дескрипторов. В каждой из этих таблиц создается 2¹³ дескрипторов, что позволяет адресовать 2¹³ сегментов. Таким образом, максимальный объем виртуальной памяти равен:

Таким образом, микропроцессор имеет технические средства, которые позволяют адресовать виртуальную память до 64 Тб, при условии использования ОС поддерживающей виртуальную память.

Дата добавления: 2013-12-12