第四章 分頁儲存管理方式
一，儲存管理的離散分配方式
基本分頁儲存管理
基本分段儲存管理
段頁式儲存管理
二，基本分頁儲存管理
離散分配記憶體：
作業規定大小劃分成小份；記憶體也按同樣大小劃分成小份 作業的任一小份可分散放入記憶體任意未使用的小份
1）頁面的概念
記憶體劃分成多個小單元，每個單元K大小，稱（物理）塊。作業也按K單位大小劃分成片，稱為頁面。
物理劃分塊的大小 = 邏輯劃分的頁的大小
頁面大小要適中。 太大，（最後一頁）內碎片增大，類似連續分配的問題。 太小的話，頁面碎片總空間雖然小，提高了利用率，但每個程序的頁面數量較多，頁表過長，反而又增加了空間使用。
2）頁表的概念
為了找到被離散分配到記憶體中的作業，記錄每個作業各頁對映到哪個物理塊，形成的頁面對映表，簡稱頁表。
每個作業有自己的頁表
頁表的作用：頁號到物理塊號的地址對映 要找到作業A 關鍵是找到頁表（頁表地址儲存在PCB，頁表儲存在記憶體） 根據頁表找物理塊
3）地址的處理
連續方式下，每條指令用基地址+偏移量即可找到其物理存放的地址。
規律：
作業相對地址在分頁下不同位置的數有一定的意義結構：
頁號+頁內地址（即頁內偏移）
關鍵的計算是：根據系統頁面大小找到不同意義二進位制位的分界線。
從地址中分析出頁號後，地址對映只需要把頁號改為對應物理塊號，偏移不變，即可找到記憶體中實際位置。
4）地址變換機構
地址變換過程
分頁系統中，程序建立，放入記憶體，構建頁表，在PCB中記錄頁表存放在記憶體的首地址及頁表長度。 執行某程序A時，將A程序PCB中的頁表資訊寫入PTR中； 每執行一條指令時，根據分頁計算原理，得到指令頁號X和內部偏移量Y； CPU高速訪問PTR找到頁表在哪裡； 查頁表資料，得到X實際對應存放的物理塊，完成地址對映計算，最終在記憶體找到該指令。
5）快表
問題：基本分頁機制下，一次指令需兩次記憶體訪問，處理機速度降低1/2，分頁空間效率的提高以如此的速度為代價，得不償失。 改進：減少第1步訪問記憶體的時間。增設一個具有“並行查詢”能力的高速緩衝暫存器，稱為“快表”，也稱“聯想暫存器”（Associative memory），IBM系統稱為TLB（Translation Look aside Buffer）。
快表放什麼？： 正在執行程序的頁表的資料項。
快表的暫存器單元數量是有限的，不能裝下一個程序的所有頁表項。雖不能完全避免兩次訪問記憶體，但如果命中率a高還是能大幅度提高速度。
設一次查詢訪問快表時間為t' ，則 EAT= a*t' + (1-a)(t'+t) + t
= 2t +t' -t*a
6)兩級、多級頁表
引入原因：程序分頁離散存放，但頁表的資料是連續在存放記憶體的。而頁表可能很大
①兩級頁表
將頁表分頁，並離散地將頁表的各個頁面分別存放在不同的物理塊中
為離散分配的頁表再建立一張頁表，稱為“外層頁表”，其每個表項記錄了頁表頁面所在的物理塊號。
②多級頁表
64位作業系統下，兩級仍然不足以解決頁表過大問題時，可按同樣道理繼續分頁下去形成多級頁表。
三.基本分段儲存管理方式
1）分段系統的基本原理
程式通過分段(segmentation)劃分為多個模組，每個段定義一組邏輯資訊。如程式碼段（主程式段main，子程式段X）、資料段D、棧段S等。
段的特點：
每段有自己的名字（一般用段號做名），都從0編址，可分別編寫和編譯。裝入記憶體時，每段賦予各段一個段號。
每段佔據一塊連續的記憶體。（即有離散的分段，又有連續的記憶體使用）
各段大小不等。
地址結構：段號 + 段內地址
2）段表與地址變換機構
段是連續存放在記憶體中。段表中針對每個“段編號”記錄：“記憶體首地址”和“段長”
3）分頁和分段的主要區別
（1）需求：分頁是出於系統管理的需要，是一種資訊的物理劃分單位，分段是出於使用者應用的需要，是一種邏輯單位，通常包含一組意義相對完整的資訊。
（2）大小：頁大小是系統固定的，而段大小則通常不固定。分段沒有內碎片，但連續存放段產生外碎片，可以通過記憶體緊縮來消除。相對而言分頁空間利用率高。
（3）邏輯地址：
分頁是一維的，各個模組在連結時必須組織成同一個地址空間；
分段是二維的，各個模組在連結時可以每個段組織成一個地址空間。
（4）其他：通常段比頁大，因而段表比頁表短，可以縮短查詢時間，提高訪問速度。分段模式下，還可針對不同型別採取不同的保護；按段為單位來進行共享
4）資訊共享
分段系統的突出優點：
（1）易於實現共享 ：在分段系統中，實現共享十分容易，只需在每個程序的段表中為共享程式設定一個段表項。 比較課本圖。對同樣的共享內容的管理上，很明顯分段的空間管理更簡單。分頁的圖涉及太多的頁面劃分和地址記錄的管理。
（2）易於實現保護： 程式碼的保護和其邏輯意義有關，分頁的機械式劃分不容易實現。