Страничная адресация

Физический адрес, это значение, которое выставляется на шину адреса процессора. Схема представленная на рисунке 3 используется для вычисления так называемого виртуального адреса. Процессор имеет встроенный механизм преобразования виртуального адреса в физический. Значения этих адресов могут не совпадать. Этот механизм называется трансляция страниц. Трансляция страниц разрешается программно установкой бита PG(31) в служебном регистре процессора CR0. Если трансляция страниц запрещена, физический адрес всегда равен виртуальному.

Трансляция страниц позволяет изменить 20 старших бит виртуального адреса перед выдачей его на шину. Таблица перекодировки виртуальных адресов в физические задаётся программно. Это важное свойство аппаратуры используется операционной системой для решения ряда важнейших задач. Управление физической памятью может быть скрыто от пользовательских программ. Каждая пользовательская программа работает с линейным непрерывным диапазоном виртуальных адресов, в то время как физическую основу этого диапазона формирует операционная система. Физически данные могут быть разделены на фрагменты, которые располагаться в любом порядке в оперативной памяти или на диске. Эта гибкость в размещении данных позволяет операционной системе оптимизировать работу с памятью. Для использования механизма трансляции станиц операционная система должна разместить в памяти специальные таблицы перекодировки адресов: каталог таблиц страниц (Page Directory (PD)) и таблицы страниц (Page Tables(PT)).

Форматы записей каталога и таблиц страниц приведены на рисунке 4. Схема трансляции адресов приведена на рисунке 5. Начальные адреса таблиц выровнены по границе 4К. Размер одой таблицы не может больше 4К. Следовательно, каждая таблица может содержать до 1024 32-х разрядных записей. Двухуровневая схема трансляции адресов (см. рисунок 5) позволяет охватить 1024 (записи в PD)*1024(записи в PT)*4096(размер страницы) = 4GB адресов.

Физический адрес измеряется в страницах, т.о. для адресации к любой станице в

пределах 4GB достаточно 20 бит.

А бит доступа. МПУ устанавливает этот бит перед записью или чтением из

страницы. D МПУ устанавливает этот бит (только в записях таблиц страниц) перед записью

в страницу. U/S пользователь/супервизор. Определяет уровень привелегий страницы.

Используется для защиты страниц.

R/W чтение/запись. Ограничивает доступ к странице чтением. Р бит присутствия. Указывает на то, что страница присутствует в физической

памяти.

Рисунок 4. Формат записи таблицы страниц/каталога страниц (PTE/PDE).

Рисунок 5. Трансляция виртуального адреса в физический.

Адресное пространство процессора разбивается на блоки размером 4096 байт. Эти блоки называются страницами. Процессор может отобразить любую страницу из виртуального диапазона адресов в физический. Операционная система управляет трансляцией страниц, модифицируя записи каталога и таблиц страниц. С помощью этого механизма решаются следующие основные задачи управления памятью.

Дата добавления: 2014-01-07