Сторінкова пам’ять

В сучасних схемах управління пам'яттю не прийнято розміщувати процес в оперативній пам'яті одним безперервним блоком. У найпростішому і найбільш поширеному випадку сторінкової організації пам'яті (або paging) як логічний адресний простір, так і фізичний є такими, що складаються з наборів блоків або сторінок однакового розміру. При цьому утворюються логічні сторінки (page), а відповідні одиниці у фізичній пам'яті називають фізичними сторінками або сторінковими кадрами (page frames). Сторінки (і сторінкові кадри) мають фіксовану довжину, що зазвичай є ступенем числа 2, і не можуть перекриватися. Пам’ять поділяється на сторінки, розмір яких є 2^m, зазвичай 6<m≤12. Кожний кадр містить одну сторінку даних. При цьому основна частина сторінок (або сегментів) зберігається на дисковій пам’яті, а у фізичній основній пам’яті розташовуються сторінки, які містять дані, що оброблюються в даний момент. Саме локалізація даних дозволяє отримати скорочення часу обчислень, не дивлячись на втрати часу при пересиланні сторінок між основною та дисковою пам’яттю. При такій організації зовнішня фрагментація відсутня, а втрати через внутрішню фрагментацію обмежені частиною останньої сторінки процесу, оскільки процес займає ціле число сторінок.

Логічна адреса в сторінковій системі – це упорядкована пара (p,d), де p – номер сторінки у віртуальній пам'яті, а d – зсув в рамках сторінки p, на якій розміщується елемент, що адресується. Розбиття адресного простору на сторінки здійснюється обчислювальною системою непомітно для програміста. Тому адреса є двовимірною лише з погляду операційної системи, а з погляду програміста адресний простір процесу залишається лінійним.

Описувана схема дозволяє завантажити процес, навіть якщо немає безперервної області кадрів, достатньої для розміщення процесу цілком. Але одного базового регістра для здійснення трансляції адреси в даній схемі недостатньо. Система відображення логічних адрес у фізичні зводиться до системи відображення логічних сторінок у фізичні і є таблицею сторінок, яка зберігається в оперативній пам'яті. Іноді говорять, що таблиця сторінок – це фрагментарно-лінійна функція відображення, задана в табличному вигляді.

Інтерпретація логічної адреси показана рисунку. Якщо виконуваний процес звертається до логічної адреси v = (p,d), механізм відображення шукає номер сторінки p в таблиці сторінок і визначає, що ця сторінка знаходиться в сторінковому кадрі p', формуючи реальну адресу з p' і зсуву d.

Зв'язок логічної і фізичної адрес при сторінковій організації пам'яті:

Таблиця сторінок (page table) адресується за допомогою спеціального регістра процесора і дозволяє визначити номер кадру за логічною адресою. Крім цього основного завдання, за допомогою атрибутів, записаних в рядку таблиці сторінок, можна організувати контроль доступу до конкретної сторінки і її захист.

Таким чином, команди процесора використовують віртуальні адреси, що складаються з двох полів: номера віртуальної сторінки та поля адреси комірки пам’яті в сторінці. Таблиця сторінок має кількість рядків, що дорівнюється максимальній кількості сторінок пам’яті, яка допускається при використанні програмою.

Дата добавления: 2014-01-07