分页存储管理是计算机操作系统中一种重要的内存管理方式,它通过将用户程序的地址空间和物理内存空间划分为固定大小的页面和块,实现逻辑地址到物理地址的映射,在实际应用过程中,分页存储管理可能会遇到越界中断的问题,即逻辑地址超出合法范围,导致系统无法正确访问内存,下面将详细阐述分页存储管理的基本原理、地址变换过程以及越界中断的处理机制:
1、基本思想:用户程序的地址空间被划分成若干固定大小的区域,称为“页”,相应地,内存空间也被分成若干个物理块,页和块的大小相等,可将用户程序的任一页放在内存的任一块中,实现了离散分配。
2、分页存储管理的地址机构:逻辑地址由页号P和页内位移量W两部分组成,页号4位,每个作业最多有2^4=16页,表示页号从0000~1111(2^4-1),页内位移量的位数表示页的大小,若页内位移量12位,则2^12=4K,页的大小为4K,页内地址从000000000000~111111111111。
3、页表:分页系统中,允许将进程的每一页离散地存储在内存的任一物理块中,为了能在内存中找到每个页面对应的物理块,系统为每个进程建立一张页面映射表,简称页表,页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射。
4、地址变换:程序执行时,从PCB中取出页表始址和页表长度,装入页表寄存器PTR,由分页地址变换机构将逻辑地址自动分成页号和页内地址,将页号与页表长度进行比较,若页号大于或等于页表长度,则表示本次访问的地址已超越进程的地址空间,产生越界中断。
5、快表:CPU每次要存取一个数据,都要两次访问内存(访问页表、访问实际物理地址),为提高地址变换速度,增设一个具有并行查询能力的特殊高速缓冲存储器,称为“联想存储器”或“快表”,存放当前访问的页表项。
6、越界中断处理:当逻辑地址中的页号大于或等于页表长度时,会产生越界中断,操作系统会暂停当前进程的执行,记录下越界信息,并采取相应的处理措施。
分页存储管理通过将用户程序的地址空间和物理内存空间划分为固定大小的页面和块,实现了逻辑地址到物理地址的映射,在实际应用过程中,需要特别注意逻辑地址的合法性,避免越界中断的发生。
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