儲存系統(4) 虛擬儲存

2022-05-01 04:48:10 字數 1451 閱讀 1728

1.目的

將一部分磁碟空間作為主存,**、容量接近輔存,速度接近主存。

2.工作原理

cpu給出虛擬位址,進行內部轉換,判斷改位址是否在主存中

若在,從主存中提取資料

若不在,進行外部位址轉換(利用外頁表,外段表,通常由軟體實現)

外部轉換計算出輔存位址,並使用替換演算法,進行資料的調入調出

備註:• cpu通過mmu支援作業系統進行儲存管理的相關工作

• mmu完成虛擬位址到實體地址的轉換

3.位址轉換

頁式 、 段式 、 段頁式

1).頁式

• 思想:用固定大小的頁描述邏輯空間和物理空間

• 程式調入調出以頁為單位

• 由頁表完成頁管理和位址轉換。

頁表儲存在主存。

頁表起始位址由頁表基址暫存器給出

•至少訪問兩次主存。

改進:使用快慢表。塊表儲存在cache,tlb(利用程式訪問區域性性)

•主存利用率高,位址變換快,調入簡單。不利於程式設計獨立性

•頁表項:

有效位 + 物理頁號

物理(邏輯)位址 = 頁大小 * 頁面號 + 頁內位址

虛擬位址的虛擬頁號作為偏移位址,利用頁表基址找到對應頁表項,有效位為1時,從頁表項提取物理頁號,與虛擬位址的頁內位址共同形成實體地址。

2).段式:

• 程式以邏輯結構分段,主存以段為單位分配

• 由段表對程式進行管理。

段表儲存在主存。

段表基址由段表基址暫存器給出

•段表項:

有效位 + 段起址 + 段長

在儲存字中取出段起始位址,與虛擬位址的段內位址相加,的實體地址

3).段頁式

• 物理空間分頁,程式分段,段再分頁

• 由乙個段表和一組頁表管理

程式調入調出以頁為單位,程式設計、保護、排程以段為單位

•段表項:

該段頁表起始位址 + 頁表長度

頁表項:    

該段各頁在主存中實頁號 + 有效位 + 是否已修改

段號 + 頁號 + 頁內位址

4.儲存保護

1)目的

• 保證程式間不會相互覆蓋,不會訪問無關程式資料

• 保證出錯程式不會破壞其他使用者程式及系統程式

• 以段或者頁為單位對主存中程式與資料進行保護

1)分類

• 儲存區域保護

防止位址越界

♦ 基於頁表或段表的保護

程式虛頁號固定,轉換後實頁號固定,保證不會相互影響

段表記錄段上界、下界、段長,保證不會越界

♦ 鍵保護

每頁分配乙個儲存建,用於指明保護等級。

作業系統給出的訪問建與儲存建相等時才允許訪問 

♦ 環保護

將程式分為多個保護級別,一級為一環。

• 訪問方式保護

保證程式不會對主存執行非授權操作(通過對頁表、段表設定訪問許可權標誌位實現)

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