A. 段頁式存儲管理方式的地址變換過程
在段頁式系統中，為了便於實現地址變換，須配置一個段表寄存器，其中存放段表始址和段表長TL。進行地址變換時，首先利用段號S，將它與段表長TL進行比較。若S<TL，表示未越界，於是利用段表始址和段號來求出該段所對應的段表項在段表中的位置，從中得到該段的頁表始址，並利用邏輯地址中的段內頁號P來獲得對應頁的頁表項位置，從中讀出該頁所在的物理塊號b，再利用塊號b和頁內地址來構成物理地址。右圖示出了段頁式系統中的地址變換機構。
在段頁式系統中，為了獲得一條指令或數據，須三次訪問內存。第一次訪問是訪問內存中的段表，從中取得頁表始址；第二次訪問是訪問內存中的頁表，從中取出該頁所在的物理塊號，並將該塊號與頁內地址一起形成指令或數據的物理地址；第三次訪問才是真正從第二次訪問所得的地址中，取出指令或數據。
顯然，這使訪問內存的次數增加了近兩倍。為了提高執行速度，在地址變換機構中增設一個高速緩沖寄存器。每次訪問它時，都須同時利用段號和頁號去檢索高速緩存，若找到匹配的表項，便可從中得到相應頁的物理塊號，用來與頁內地址一起形成物理地址；若未找到匹配表項，則仍須再三次訪問內存。
B. 內存管理
在一段時間內，程序的執行僅限於某個部分，相應地，它所訪問的存儲空間也局限於某個區域。
局部性原理的 分類 ：
將編譯後的目標模塊裝配成一個可執行程序。
可執行程序以 二進制可執行文件 的形式存儲在磁碟上。
鏈接程序的 任務 ：
程序的鏈接，可劃分為：
重定位 ：將邏輯地址（相對地址）轉換為物理地址（絕對地址）的過程。
物理地址 = 邏輯地址 + 程序在內存中的起始地址
程序的裝入，可劃分為：
任何時刻主存儲器 最多隻有一個作業 。
每個分區 大小固定不變 ：分區大小相等、分區大小不等。
每個分區可以且 僅可以裝入一個作業 。
使用 下限寄存器 和 上限寄存器 來保存當前作業的起始位置和結束位置。
使用 固定分區說明表 區分各分區的狀態。
分區 大小不是預先固定的 ，而是按作業（進程）的實際需求來劃分的。
分區 個數也不是預先固定的 ，而是由裝入的作業數決定的。
使用 空閑分區表 說明空閑分區的位置。
使用 空閑分區鏈 說明空閑分區的位置。
首次適應演算法的 過程 ：
外部碎片：空閑內存 沒有在 分配的 進程 中。
內部碎片：空閑內存 在 分配的 進程 中。
從 上次找到的 空閑分區的 下一個 空閑分區開始查找。
優點：空閑區分布均勻、查找開銷較小。
缺點：缺乏大空閑區。
最佳適應演算法的 過程 ：
優點：提高內存利用率。
注意點：每次在進行空閑區的修改前，需要先進行 分區大小遞增 的排序。
頁 ：將一個 進程 的 邏輯地址空間 分成若干個 大小相等 的 片 。
頁框 ：將 物理內存空間 分成與頁大小相同的若干個 存儲塊 。
分頁存儲 ：將進程的若干 頁 分別裝入多個 可以不相鄰 的 頁框 中。
頁內碎片 ：進程 最後一頁 一般裝不滿一個頁框，形成 頁內碎片 。
頁表 ：記錄描述頁的各種數據，實現從 頁號 到 頁框號 的映射。
注意： 頁內偏移量 的單位是 位元組 。
分頁地址變換指是： 邏輯地址 通過 地址變換機構 變換為 物理地址 。
分頁地址變換的 過程 ：
操作系統在修改或裝入頁表寄存器的值時，使用的是 特權級 指令。
頁大小：512B ~ 4KB，目前的計算機系統中，大多選擇 4KB 大小的頁。
頁大小的 選擇因素 ：
快表也稱為「轉換後援緩沖」，是為了提高CPU訪問速度而採用的專用緩存，用來存放 最近被訪問過的頁表項 。
英文縮寫：TLB。
組成： 鍵和值 。
在TLB中找到某一個頁號對應的頁表項的百分比稱為 TLB命中率 。
當 能 在TLB中找到所需要的頁表項時：
有效訪問時間 = 一次訪問TLB 的時間 + 一次訪問內存 的時間（訪問內存讀寫數據或指令）
當 不能 在TLB中找到所需要的頁表項時：
有效訪問時間 = 一次訪問TLB 的時間 + 兩次訪問內存 的時間（一次訪問內存頁表，一次訪問內存讀寫數據或指令）
將頁表再分頁，形成兩級或多級頁表，將頁表離散地存放在物理內存中。
在進程切換時，要運行的進程的頁目錄表歧視地址被寫入 頁表寄存器 。
在二級分頁系統中，為頁表再建立一個頁目錄表的目的是為了能在地址映射時得到頁表在物理內存中的地址，在頁目錄表的表項中存放了每一個 頁表 在物理內存中所在的 頁框號 。
虛擬存儲器 ：是指具有 請求調入功能 和 置換功能 ，能 從邏輯上對內存容量進行擴充 的一種存儲系統。
請求調入 ：就是說，先將進程一部分裝入內存，其餘的部分什麼時候需要，什麼時候請求系統裝入。
置換 ：如果請求調入時，沒有足夠的內存，則由操作系統選擇一部分內存中的進程內容移到外存，以騰出空間把當前需要裝入的內存調入。
為了實現請求分頁，需要：
保證進程正常運行的所需要的最小頁框數。
最小頁框數與進程的大小沒有關系，它與計算機的 硬體結構 有關，取決於 指令的格式、功能和定址方式 。
內存不夠時，從進程本身選擇淘汰頁，還是從系統中所有進程中選擇？：
採用什麼樣的演算法為不同進程分配頁框？：
常用的兩種 置換策略 ： 局部置換 和 全局置換 。
從分配給進程的頁框數量上看，常使用的兩種 分配策略 ： 固定分配 和 可變分配 。
用新調入的頁替換 最長時間沒有訪問 的頁面。
找到 未來最晚被訪問 的那個頁換出。
，P為缺頁率。
有效訪問時間與缺頁率成 正比 ，缺頁率越高，有效訪問時間越長，訪問效率越低。
工作集 ：某段時間間隔里，進程實際要訪問的頁的集合。
引入工作集的 目的 ：降低缺頁率，提高訪問內存效率。
抖動 ：運行進程的大部分時間都用於頁的換入換出，幾乎不能完成任何有效果工作的狀態。
抖動的 產生原因 ：
抖動的 預防方法 ：
在分段存儲管理的系統中，程序使用 二維 的邏輯地址，一個數用來表示 段 ，另一個數用來表示 段內偏移量 。
引入分段的 目的 ：
引入分段的 優點 ：
進程的地址空間被劃分成 若干個段 。
每個段定義了一組邏輯信息，每個段的大小由相應的邏輯信息組的長度確定， 段的大小不一樣 ，每個段的邏輯地址從0開始，採用一段 連續的地址空間 。
系統為每個段分配一個 連續的物理內存區域 ，各個 不同的段可以離散 地放入物理內存不同的區域。
系統為 每個進程建立一張段表 ，段表的每一個表項記錄的信息包括： 段號、段長和該段的基址 ，段表存放在內存中。
分段的 邏輯地址結構 ：
段表是由操作系統維護的用於支持分段存儲管理 地址映射 的數據結構。
每個進程有一個段表，段表由段表項構成。每個段表項包括： 段號、段長（段的大小）和該段的基址（段的起始地址） 。
若已知邏輯單元的地址為 S:D （段號:段內偏移量），求相應物理地址的步驟如下：
相同點 ：分頁和分段都屬於 離散 分配方式，都要通過數據結構與硬體的配合來實現 邏輯地址到物理地址 的映射。
不同點 ：
將用戶進程的邏輯空間 先劃分為若干個段 ， 每個段再劃分成若干個頁 。
進程以頁為單位在物理內存中 離散 存放，每個段中被離散存放的頁具有 邏輯相關性 。
為了實現地址映射，操作系統為 每個進程建立一個段表 ，再為 每個段建立一個頁表 。
進程段表的段表項組成：
滿足以下條件的兩個塊稱為 夥伴 ：
C. 基本分頁存儲管理
假設是按位元組編址
考慮支持多道程序的兩種連續分配方式
原因：連續分配要求進程佔有的必須是一塊連續的內存區域
能否講一個進程分散地裝入到許多不相鄰的分區，便可充分利用內存
基本分頁存儲管理的思想：把內存分為一個個相等的小分區，再按照分區大小把進程拆分成一個個小部分
頁框/頁幀：內存空間分成的一個個大小相等的分區（比如4KB）
頁框號：頁框的編號，從0開始，從低地址開始
頁/頁面：用戶進程的地址空間分為和頁框大小相等的一個個區域
頁號：頁/頁面的編號，從0開始
進程的最後一個頁面可能沒有一個頁框那麼大，頁框不能太大，否則可能產生過大的內部碎片
操作系統以頁框為單位為各個進程分配內存空間。進程的每個頁面分別放入一個頁框中，也就是說，進程的頁面與內存的頁框有一一對應的關系
每個頁面不必連續存放，也不必按照先後順序，可以放到不相鄰的各個頁框中
進程在內存中連續存放時，通過動態重定位實現邏輯地址到物理地址的轉換。在裝入模塊之後，內存中指令使用的依然是邏輯地址，直到指令執行的時候才會進行地址轉換。系統會設置一個重定位寄存器，用來存放裝入模塊存放的起始位置，重定位寄存器中的值加上邏輯地址就是該邏輯地址實際對應的物理地址
如果採用分頁技術
頁框大小為4KB，地址空間為4GB的系統
頁號為前20位，頁內偏移量為後12位
頁表：為了能知道進程的每個頁面在內存中存放的位置，操作系統要為每個進程建立一張頁表
一個進程對應一張頁表
進程的每一頁對應一個頁表項
每個頁表項由頁號和頁框號組成
頁表記錄進程頁面和實際存放的頁框之間的對應關系
每個頁表項的長度是相同的，頁號是隱含的
各頁表項會按順序連續存放在內存中，如果該頁表在內存中的起始地址是X，4GB/4KB系統的頁框有
用於實現邏輯地址到物理地址轉換的一組硬體機構
通常會在系統中設置一個頁表寄存器(PTR)，存放頁表在內存中的起始地址F和頁表長度M（M個頁表項）
進程未執行時，頁表的起始地址和頁表長度放在進程式控制制塊(PCB)中，當進程被調度時，操作系統內核會把他們放到頁表寄存器中
基本分頁存儲管理中地址是一維的，即只要給出一個邏輯地址，系統就可以自動計算出頁號、偏移量，不需要顯式告訴系統偏移量是多少
理論上，頁表項長度為3即可表示內存塊號的范圍，但是為了方便頁表查詢，會讓頁面恰好能裝得下整數個頁表項，令每個頁表項佔4位元組
4KB頁面，可以放4096/3 =1365個頁表項，有4096%3 =1B的碎片，訪問1365及之後的頁表項時，還要考慮前面的頁框中的碎片，才能得到頁表項的物理地址，比較麻煩
進程頁表通常存放在連續的頁框中，這樣就能用統一的計算方式得到想要得到的頁表項存儲的位置
地址變換過程中有兩次訪存操作：查詢頁表、訪問目標內存單元
局部性原理
如果這個程序將程序對應的指令存放在10號內存塊，將程序中定義的變數存放在23號內存塊，當這個程序執行時，會很頻繁地反問10、23號內存塊
時間局部性：如果執行了程序中的某條指令，那麼不久後這條指令很有可能被再次執行；如果某個數據被訪問過，不久之後該數據很有可能再次被訪問（因為程序存在大量循環）
空間局部性：一旦程序訪問了某個存儲單元，在不久之後，其附近的存儲單元也很有可能被訪問（因為很多數據在內存中連續存放）
基本地址變換機構中，每次要訪問一個邏輯地址，都要查詢頁表，由於局部性原理，可能連續多次查詢同一個頁表項
快表：又稱聯想寄存器（TLB），是一種訪問速度比內存塊很多的高速緩存，用來存放當前訪問的若干頁表項，以加速地址變換的過程。內存中的頁表常稱為慢表
引入快表後地址的變換過程
一般來說，快表的命中率可以達到90%以上
單級頁表存在的問題
對問題1
可將頁表進行分組，使每個內存塊剛好可以放入一個分組。為離散分配的頁表再建立一張頁表，稱為頁目錄表，或外層頁表
各級頁表的大小不能超過一個頁面
針對兩級頁表
對問題2
可以在需要訪問頁面時，才把頁面調入內存（虛擬存儲技術），可以在頁表項中增加一個標志位，用於表示該頁面是否已經調入內存
若想訪問的頁面不在內存中，會產生缺頁中斷（內中斷），然後將目標頁面從外存調入內存
之後的文章會有展開
兩級頁表訪存次數分析：如果沒有TLB，第一次訪存是訪問內存中的頁目錄表，第二次訪存是訪問內存中的二級頁表，第三次訪存是訪問目標內存單元
D. 分頁和分段存儲管理相同點是什麼
基本分段存儲管理方式和基本分頁存儲管理方式二者的理論基礎都是相對差不多的，二者都是建立在內存分區管理思想和程序局缺逗部性原理的基礎之上。
基本分頁存儲管理方式在存儲器管理中，連續分配方式會形成許多「碎片」，雖然可通過「緊湊」方法將許多碎租扮此片拼接成可用的大塊空間，但須為之付出很大開銷。
在分段存儲管理方式中，作業的地址空間被劃分為若干個段，每個段定義了一組邏輯信息。例如，有主程序段MAIN、子程序段X、數據段D及棧段S等。
(4)分頁分段存儲管理中地址變換擴展閱讀：
基本分段存儲管理方式和基本分頁存儲管弊迅理方式原理的結合就是段頁式系統的基本原理，即先將用戶程序分成若干個段，再把每個段分成若干個頁，並為每一個段賦予一個段名。
在段頁式系統中，為了便於實現地址變換，須配置一個段表寄存器，其中存放段表始址和段表長TL。進行地址變換時，首先利用段號S，將它與段表長TL進行比較。
E. 在具有塊表的段頁式存儲管理方式中,如何實現地址變換
實現方案如下：
首先設置一段表寄存器，在其中存放段表始址和段長SL，進行地址變換時，利用段號S與段長SL進行比較，若S<SL，表示未越界，於是利用段表始址和段號來求出該段所對應的段表項在段表中的位置，從中得出該段的頁表始址；
並利用邏輯地址中的段內頁號P來獲得對應頁的頁表項位置，從中讀出該頁所在的物理塊號b，再利用塊號b和頁內地址來構成物理地址。
在具有快表的段頁式存儲管理方式中，段表和頁表被放在快表內，每次訪問它時，利用段號和頁號去訪問快表，若找到匹配項，便可以從中得到相應的物理塊號，用來和業內地址一起生成物理地址；
若找不到匹配項，則需3次訪問內存，得到物理塊號，並將其抄入快表。快表已滿時，則通過適當的演算法，換出最近最久沒有被訪問的項。
F. 段頁式存儲管理地址轉換需要什麼支持
映射速度,硬體需要提供如下 2 個寄存器: 段表始址寄存器;② 段表長度寄存器; (5)地址映射過程 在段頁式存儲猜族管理 ...
網路知道
總結段氏存儲管理的地址轉換 - 網路文庫
2頁發布時間: 2022年08月17日
(4)硬體支持 為加快地址映射速度,硬體需要提供如下野兆鉛 2 個寄存器: 段表始址寄存器;② 段表長度寄存器; (5)地址映射過程 在段頁式存儲管理中,...
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操作系統——段式存儲管理 - Linux加油站的博客 - CSDN博客
1. 基本原理 前面介紹的各種存儲管理中,供用戶使頌好用的邏輯地址都是連續的,用戶在編制大型程序時就會感到不方便。一個實際的程序往往是由若干段組成的,例如
2. 轉換和地址保護 為使作業正確執行 ,首先須記下各段位置 ,為此系統設立一個「段表」記錄作業每個段在內存中首地址和長度,如圖3.22所示。在作業
3. 段頁式存儲管理 用戶作業採用分段結構後,不僅方便了編製程序(各模塊可以獨 立編程),而且具有邏輯上清晰的優點。段式存儲管理支持了用戶的分段觀點,但它的
CSDN編程社區
3.1.11 OS之段頁式存儲管理(段表、頁表、地址轉換、)
1. 分頁、分段的優缺點分析