内存管理-分页机制.ppt
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1、之分页内存管理,操作系统原理,教材:汤子瀛计算机操作系统 获部级优秀教材,主讲:柳军,内存管理之分页机制,思考:不同进程的地址空间是相互冲突还 是和平共处?,还是“和平共处“?,眼见为实:(和平共处,此图绝无造假),“和平共处“的秘密并不复杂 -简单说就是查表转换(分页地址变换),0x00403370,进程 A的线性地址空间,0x00403370,进程 B的线性地址空间,物理内存,A 的分页地址变换机制,B 的分页地址变换机制,核心提示: 地址变换可以将进程之间相互重叠的“线性地址”变换到不同的“物理地址”,从而避免了真正意义上的地址“冲突”,实现了进程之间的相互隔离。此外还能实现其它很多好处
2、,因此现代的操作系统都采用地址变换进行内存管理。,对“线性地址”的认识:,1、逻辑地址:汇编语言 (段:偏移) mov bx,1000H mov ds,bx mov al,10H,2、线性地址:由逻辑地址转换得到,3、物理地址:未分页 线性地址 = 物理地址 分页(保护模式)线性地址 != 物理地址,Intel x86 CPU 架构下的三种“地址”,说明: 1、分页内存管理将进程的线性地址空间分成大小相等的片,称为页面或页,目前页的大小取 4096 (0x1000)个字节。把物理内存分成与页面相同大小的存储块,称为物理块或页框。,分页存储管理之原理说明:,2、操作系统为进程建立从线性地址页到物
3、理地址页的变换关系表,中间用到 2 种线性表,分别称为页目录表和页表,表的大小都是 4096 个字节。(关系见下页) 3、CPU内部为分页机制提供了硬件支持,以加快变换速度。,页目录表,0x2000,页表0,4096 字节,页目录表和页表的关系:(很重要),说明: 为了表征 32 位地址,表中每个数据都是 4 Bytes。注意这些表中的数据的低 12 位都是 0。,0,1,2,1023,页表1,0x5000,页表1023,0x2000,0x6000,0x6000,0x5000,0,1,1023,0,1,1023,CR3,4096 字节,0x9000,0x1000,0x19000,0x21000
4、,0x89000,0x27000,0,1,1023,页框,二级分页地址变换机制:(重点),由操作系统负责建立 (内存中),CPU内部高速寄存器(保存正在运行进程的页目录表首地址),页目录表,页表,物理内存,线性地址,二级分页地址变换中的基本运算:,线性 地址,101010101010,0000000010,0000000100,31 22 21 12 11 0,1、页内偏移量,00000001000000000010101010101010,& 00000000000000000000111111111111,0xFFF,- 00000000000000000000101010101010,2
5、、页目录表的索引,3、页表的索引,00000001000000000010101010101010,00000000000000000000000000000100,右移22次,00000001000000000010101010101010,00000000000000000001000000000010,右移12次,& 00000000000000000000001111111111,0x3FF,00000000000000000000000000000010,核心提示: 尽管我们在这里计算了这些数据,但即使是写操作系统,这些步骤也是不必的。从线性地址到物理地址之间的查表转换由 CPU 内
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