儲存管理的離散分配方式

基本分頁儲存管理方式

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。
① 物理劃分塊的大小 = 邏輯劃分的頁的大小
②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（PCB）
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。

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）引入快表——針對訪問速度問題

6）兩級、多級頁表，反置頁表——針對大頁表佔用記憶體問題

頁表大小的討論
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：
現代作業系統支援非常大的邏輯地址空間的程序。如32位系統，可編址的最大程式碼數為232，若頁面大小為4KB（4*210），則支援的最大程序頁表項數可達碼232/212=220，有1M個，每個頁表項佔1B（位元組），則頁表大小就有1MB
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。

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。
分段下的相對地址：
地址結構：段號 + 段內地址
段表：記錄每段實際存放的實體地址

3）分頁和分段的主要區別

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。
一條指令或一個運算元可能會跨越兩個頁的分界處，而不會跨越兩個段的分界處。
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。
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。
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：
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。
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。