一.分頁儲存管理

1.基本思想

    使用者程式的地址空間被劃分成若干固定大小的區域，稱為“頁”，相應地，記憶體空間分成若干個物理塊，頁和塊的大小相等。可將使用者程式的任一頁放在記憶體的任一塊中，實現了離散分配。

2.分頁儲存管理的地址機構

15         12         11                 0

頁號P                頁內位移量W

頁號4位，每個作業最多2的4次方=16頁，表示頁號從0000~1111（24-1），頁內位移量的位數表示頁的大小，若頁內位移量12位，則2的12次方=4k，頁的大小為4k，頁內地址從000000000000~111111111111

若給定一個邏輯地址為A

頁號P=INT[A/L]，頁內地址W=A MOD L

3.頁表

分頁系統中，允許將程序的每一頁離散地儲存在記憶體的任一物理塊中，為了能在記憶體中找到每個頁面對應的物理塊，系統為每個程序建立一張頁面對映表，簡稱頁表。頁表的作用是實現從頁號到物理塊號的地址對映。

頁表：

頁號 物理塊號 存取控制

 0       2    

 1      15（F）

 2      14（E）

 3      1  

4.地址變換

（1） 程式執行時，從PCB中取出頁表始址和頁表長度（4），裝入頁表暫存器PTR。

（2）由分頁地址變換機構將邏輯地址自動分成頁號和頁內地址。

例：11406D=0010|110010001110B=2C8EH

頁號為2,位移量為C8EH=3214D

或11406 DIV 4096=2

    11406 MOD 4096=3214

（3） 將頁號與頁表長度進行比較(2<4)，若頁號大於或等於頁表長度，則表示本次訪問的地址已超越程序的地址空間，產生越界中斷。

（4）將頁表始址與頁號和頁表項長度的乘積相加，便得到該頁表項在頁表中的位置。

（5）取出頁描述子得到該頁的物理塊號。 2      14（E）

（6） 對該頁的存取控制進行檢查。

（7）將物理塊號送入實體地址暫存器中，再將有效地址暫存器中的頁內地址直接送入實體地址暫存器的塊內地址欄位中，拼接得到實際的實體地址。

例：0010|110010001101B

1110|110010001101B=EC8EH=60558D

或14*4096+3214=60558D

5.具有快表的地址變換機構

分頁系統中，CPU每次要存取一個數據，都要兩次訪問記憶體（訪問頁表、訪問實際實體地址）。為提高地址變換速度，增設一個具有並行查詢能力的特殊高速緩衝儲存器，稱為“聯想儲存器”或“快表”，存放當前訪問的頁表項。

二．分段儲存管理

1.基本思想

將使用者程式地址空間分成若干個大小不等的段，每段可以定義一組相對完整的邏輯資訊。儲存分配時，以段為單位，段與段在記憶體中可以不相鄰接，也實現了離散分配。

2.分段儲存方式的引入

方便程式設計

分段共享

分段保護

動態連結

動態增長

3.分段地址結構

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資訊。例程式段、資料段等。每個段都從0開始編址，並採用一段連續的地址空間。

段的長度由相應的邏輯資訊組的長度決定，因而各段長度不等。整個作業的地址空間是二維的。

15          12   11                 0

段號段內位移量

段號4位，每個作業最多24=16段，表示段號從0000~1111（24-1）；段內位移量12位，212=4k，表示每段的段內地址最大為4K（各段長度不同），從000000000000~111111111111

4.段表

段號 段長 起始地址 存取控制

0    1K    4096    

1    4K    17500    

2    2K    8192  

5.地址變換

(1).程式執行時，從PCB中取出段表始址和段表長度（3），裝入段表暫存器。

(2).由分段地址變換機構將邏輯地址自動分成段號和段內地址。

例：7310D=0001|110010001110B=1C8EH

段號為1,位移量為C8EH=3214D

(3).將段號與段表長度進行比較(1<3)，若段號大於或等於段表長度，則表示本次訪問的地址已超越程序的地址空間，產生越界中斷。

(4).將段表始址與段號和段表項長度的乘積相加，便得到該段表項在段表中的位置。

(5).取出段描述子得到該段的起始實體地址。1        4K            17500

(6).檢查段內位移量是否超出該段的段長(3214<4K)，若超過，產生越界中斷。

(7).對該段的存取控制進行檢查。

(8).將該段基址和段內地址相加，得到實際的實體地址。

例：0001|110010001101B

起始地址17500D+段內地址3214D=20714D

三．分頁與分段的主要區別

分頁和分段有許多相似之處,比如兩者都不要求作業連續存放.但在概念上兩者完全不同,主要表現在以下幾個方面:

(1)頁是資訊的物理單位,分頁是為了實現非連續分配,以便解決記憶體碎片問題,或者說分頁是由於系統管理的需要.段是資訊的邏輯單位,它含有一組意義相對完整的資訊,分段的目的是為了更好地實現共享,滿足使用者的需要.

(2)頁的大小固定,由系統確定,將邏輯地址劃分為頁號和頁內地址是由機器硬體實現的.而段的長度卻不固定,決定於使用者所編寫的程式,通常由編譯程式在對源程式進行編譯時根據資訊的性質來劃分.

(3)分頁的作業地址空間是一維的.分段的地址空間是二維的.

四．段頁式儲存管理

1．基本思想：

分頁系統能有效地提高記憶體的利用率，而分段系統能反映程式的邏輯結構，便於段的共享與保護，將分頁與分段兩種儲存方式結合起來，就形成了段頁式儲存管理方式。

在段頁式儲存管理系統中，作業的地址空間首先被分成若干個邏輯分段，每段都有自己的段號，然後再將每段分成若干個大小相等的頁。對於主存空間也分成大小相等的頁，主存的分配以頁為單位。

段頁式系統中，作業的地址結構包含三部分的內容：段號頁號頁內位移量

程式設計師按照分段系統的地址結構將地址分為段號與段內位移量，地址變換機構將段內位移量分解為頁號和頁內位移量。

為實現段頁式儲存管理，系統應為每個程序設定一個段表，包括每段的段號，該段的頁表始址和頁表長度。每個段有自己的頁表，記錄段中的每一頁的頁號和存放在主存中的物理塊號。

2．地址變換的過程：

（1）程式執行時，從PCB中取出段表始址和段表長度，裝入段表暫存器。

（2）由地址變換機構將邏輯地址自動分成段號、頁號和頁內地址。

（3）將段號與段表長度進行比較，若段號大於或等於段表長度，則表示本次訪問的地址已超越程序的地址空間，產生越界中斷。

（4）將段表始址與段號和段表項長度的乘積相加，便得到該段表項在段表中的位置。

（5）取出段描述子得到該段的頁表始址和頁表長度。

（6）將頁號與頁表長度進行比較，若頁號大於或等於頁表長度，則表示本次訪問的地址已超越程序的地址空間，產生越界中斷。

（7）將頁表始址與頁號和頁表項長度的乘積相加，便得到該頁表項在頁表中的位置。

（8）取出頁描述子得到該頁的物理塊號。

（9）對該頁的存取控制進行檢查。

（10）將物理塊號送入實體地址暫存器中，再將有效地址暫存器中的頁內地址直接送入實體地址暫存器的塊內地址欄位中，拼接得到實際的實體地址。