当前课程知识点：操作系统 > 第六讲 物理内存管理: 非连续内存分配 > 6.3 页式存储管理 > 6.3 页式存储管理
接下来我们讲页式存储管理
那在这里呢
需要首先说清楚
什么是页式存储管理
它的基本概念是些什么
第二个呢是说
因为在页式存储管理当中
它的地址映射或者地址转换
是如何进行的
那在页式存储管理当中呢
它把物理的页面
物理的地址空间
分成的基本单位叫页帧
或者叫帧 frame
那这个大小呢是2的n次幂
为什么这里头会是2的n次幂呢
原因在于 我们要在这个
地址转换的过程当中
让这个转换的过程比较方便
那在计算机里呢二进制的移位
是做乘法的一个
非常重要的快速的一个因素
所以在这儿 一定要求
它是2的整数次幂
比如说我们现在在32位机器里头
4K 4096 是我们常见的一种页帧的大小
与此同时 逻辑地址空间里
也要分成大小相同的基本单位
这就是页page
frame和page之间的区别是在于
一个用来描述逻辑页面
一个用来描述物理页帧
好 有了这两个基本的划分之后
那就有一个问题
页面到页帧之间的转换如何进行
这个转换呢它就涉及到一个页表
那我在这里保存这个转换关系
有了这个转换关系之后
如何让这个转换能够高效地进行
那就是我们这里的MMU和TLB
是存储管理单元和快表
那下面呢我们依次来进行介绍
页帧是我们对物理内存基本块的名称
下面我们用一个示意图
来描述页帧号和帧的偏移
那么在这里头我们看到
这是我们的物理地址空间
我们把物理地址
组织成一个二元组
f表示frame你的帧的帧号
然后O表示偏移量
在你页内的偏移量
那地址呢我就把它分成两段
S是帧的位数
那剩下的呢是页号的长度
那在这里头呢
我们说它的一个地址转换是什么
我数页数f 然后在页内数偏移
这对应到我们这个地方
我先用f去数它到底是第几帧
然后在帧内 去看它的偏移
是后面这个O
用这种方式
我们就可以得到每一个
物理内存当中的存储单元
它所在的位置
它所对应的帧的表示 二元组表示
好 那么有了这个基本的示意之后
我们看一个实际的计算过程
那在实际计算之前呢
我们需要假定你的地址空间是16位的
然后它的页的大小是512字节
就是2的9次方
有了这个之后
我们来看一个实际的计算
这是一个地址
首先我把它分成两段
1到9这是第一段 然后10到16
然后表示成一个二元组呢
这前面是3 后边是6
那这时候它对应的位置在哪呢
我们来说从这儿数到3 然后这一格里头
一帧里头我数它偏移量是6
那这过程什么样呢 在这儿进行计算
需要知道你的S就是一帧的长度
它是2的9次方 512字节
前面是帧号的位数
好 这两个数搁到里头
去这边就能算出来
它实际计算过程呢是这俩加起来
最后得到这样一个结果
逻辑地址空间的划分和
物理地址空间的划分是类似的
那划分成大小相等的
这时候呢页内的偏移和
帧内的偏移它俩是一样的
但是页号和帧号
通常情况下是不一样的
因为我们逻辑地址空间的
它的页号是连续的
到对应的帧号呢它就不一定
也是相邻的
好 那我们下面跟那边一样的
我们还是逻辑地址空间和逻辑地址
我们也把它划分成一个二元组
这个二元组的表示呢是P表示页号
O表示页内偏移
页内偏移长度
和页的大小是一致的
S位对应着它有2的s次方个字节为一页
然后 页号呢实际上是前面这一段
这个时候你逻辑地址空间
的转换怎么来进行呢
那是P左移S位然后加上O得到
你访问的存储单元的位置
有了这两个之后
那我们就有一个逻辑地址
到物理地址转换的问题
那这个转换呢
它在逻辑地址空间里头
它的页号是连续的
我从零开始到指定的位置
但是到物理地址空间里呢
帧号呢它是不连续的
我这边存到的是p1对应的是f1在这儿
p2对应的f2在这儿
好这两者之间这个对应怎么来进行呢
那这就是我们说到的
中间要有一个对应的表
这个表呢就是页表
好 在页表里头它怎么来做呢
逻辑地址空间里的页号是p
物理地址空间里的帧号是f
这两个对应如何进行呢
那我们通过一条指令
执行的过程来展示它
这是你的程序在CPU里头执行
那执行的时候呢
它得到的地址是表示为p o
逻辑页号和页内偏移
然后用这个P到页表里去找它对应的f
这个页表保存了
逻辑页号到物理页号之间的对应关系
好 这个表在哪呢
这个表 它由页表基址
来指定它的开始位置
然后你用页号作为你的下标
去查这个数组就能找到相应的页表项
那每一个页表项呢有一个固定的长度
那这个时候呢我们在这个
帧号呢是页表项里头的存的字段之一
有了这个之后 我就把这F和
你这个页内偏移和帧内偏移是一样的
把它俩加在一起
得到你的实际的物理地址
那这个转换呢
由于我们刚才说每一页的
每帧的大小是2的n次方
那这时候呢这俩加在一起呢
实际上就把你的f左移S位
把后边的这个页内偏移加在一起
这个加法很容易做
好 就会找到你的页号了
-0.1 Piazza讨论区
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-0.2 在线实验平台
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-0.2在线实验平台
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-1.1 课程概述
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-第一讲 操作系统概述--练习
-1.2 教学安排
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-1.3 什么是操作系统
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-1.4 为什么学习操作系统，如何学习操作系统
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-1.5 操作系统实例
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-1.6 操作系统的演变
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-1.7 操作系统结构
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-2.1 前言和国内外现状
-2.2 OS实验目标
-2.3 8个OS实验概述
-2.4 实验环境搭建
-2.5 x86-32硬件介绍
-2.6 ucore部分编程技巧
-2.7 演示实验操作过程
--Q6
--Q7
--Q10
-3.1 BIOS
--3.1 BIOS
-3.2 系统启动流程
-3.3 中断、异常和系统调用比较
-第三讲 启动、中断、异常和系统调用--3.3 中断、异常和系统调用比较
-3.4 系统调用
--3.4 系统调用
-第三讲 启动、中断、异常和系统调用--3.4 系统调用
-3.5 系统调用示例
-3.6 ucore+系统调用代码
-4.1 启动顺序
--4.1 启动顺序
-4.2 C函数调用的实现
-4.3 GCC内联汇编
-4.4 x86中断处理过程
-4.5 练习一
--4.5 练习一
-4.6 练习二
--4.6 练习二
-4.7 练习三
--4.7 练习三
-4.8 练习四 练习五
-4.9 练习六
--4.9 练习六
-5.1 计算机体系结构和内存层次
-5.2 地址空间和地址生成
-5.3 连续内存分配
-5.4 碎片整理
--5.4 碎片整理
-5.5 伙伴系统
--5.5 伙伴系统
-第五讲 物理内存管理: 连续内存分配--5.6 练习
-6.1 非连续内存分配的需求背景
-6.2 段式存储管理
-- 6.2 段式存储管理
-6.3 页式存储管理
-6.4 页表概述
--6.4 页表概述
-6.5 快表和多级页表
-6.6 反置页表
--6.6 反置页表
-6.7 段页式存储管理
-第六讲 物理内存管理: 非连续内存分配--6.8 练习
-7.1 了解x86保护模式中的特权级
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.1 了解x86保护模式中的特权级
-7.2 了解特权级切换过程
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.2 了解特权级切换过程
-7.3 了解段/页表
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.3 了解段/页表
-7.4 了解UCORE建立段/页表
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.4 了解UCORE建立段/页表
-7.5 演示lab2实验环节
-8.1 虚拟存储的需求背景
-8.2 覆盖和交换
-8.3 局部性原理
-8.4 虚拟存储概念
-8.5 虚拟页式存储
-8.6 缺页异常
--8.6 缺页异常
-9.1 页面置换算法的概念
-9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法
-第九讲 页面置换算法--9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法
-9.3 时钟置换算法和最不常用算法
-第九讲 页面置换算法--9.3 时钟置换算法和最不常用算法
-9.4 Belady现象和局部置换算法比较
-第九讲 页面置换算法--9.4 Belady现象和局部置换算法比较
-9.5 工作集置换算法
-第九讲 页面置换算法--9.5 工作集置换算法
-9.6 缺页率置换算法
-第九讲 页面置换算法--9.6 缺页率置换算法
-9.7 抖动和负载控制
-10.1 实验目标：虚存管理
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.1 实验目标：虚存管理
-10.2 回顾历史和了解当下
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.2 回顾历史和了解当下
-10.3 处理流程、关键数据结构和功能
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.3 处理流程、关键数据结构和功能
-10.4 页访问异常
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.4 页访问异常
-10.5 页换入换出机制
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.5 页换入换出机制
-11.1 进程的概念
-第十一讲 进程和线程--11.1 进程的概念
-11.2 进程控制块
-第十一讲 进程和线程--11.2 进程控制块
-11.3 进程状态
-第十一讲 进程和线程--11.3 进程状态
-11.4 三状态进程模型
-11.5 挂起进程模型
-第十一讲 进程和线程--11.5 挂起进程模型
-11.6 线程的概念
-第十一讲 进程和线程--11.6 线程的概念
-11.7 用户线程
-第十一讲 进程和线程--11.7 用户线程
-11.8 内核线程
-第十一讲 进程和线程--11.8 内核线程
-12.1 进程切换
-第十二讲 进程控制--12.1 进程切换
-12.2 进程创建
-第十二讲 进程控制--12.2 进程创建
-12.3 进程加载
-第十二讲 进程控制--12.3 进程加载
-12.4 进程等待与退出
-第十二讲 进程控制--12.4 进程等待与退出
-13.1 总体介绍
-13.2 关键数据结构
-13.3 执行流程
-13.4 实际操作
-14.1 总体介绍
-14.2 进程的内存布局
-14.3 执行ELF格式的二进制代码-do_execve的实现
--14.3 执行ELF格式的二进制代码-do_execve的实现
-14.4 执行ELF格式的二进制代码-load_icode的实现
--14.4 执行ELF格式的二进制代码-load_icode的实现
-14.5 进程复制
-14.6 内存管理的copy-on-write机制
-15.1 处理机调度概念
-第十五讲 处理机调度--15.1 处理机调度概念
-15.2 调度准则
-15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法
--15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法
-第十五讲 处理机调度--15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法
-15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架
--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架
-第十五讲 处理机调度--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和uc
-15.5 实时调度和多处理器调度
-第十五讲 处理机调度--15.5 实时调度和多处理器调度
-15.6 优先级反置
-第十五讲 处理机调度--15.6 优先级反置
-16.1 总体介绍和调度过程
-16.2 调度算法支撑框架
-16.3 时间片轮转调度算法
-16.4 Stride调度算法
-17.1 背景
--17.1 背景
-17.2 现实生活中的同步问题
-第十七讲 同步互斥--17.2 现实生活中的同步问题
-17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法
-第十七讲 同步互斥--17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法
-17.4 基于软件的同步方法
-第十七讲 同步互斥--17.4 基于软件的同步方法
-17.5 高级抽象的同步方法
-第十七讲 同步互斥--17.5 高级抽象的同步方法
-18.1 信号量
--18.1 信号量
-第十八讲 信号量与管程--18.1 信号量
-18.2 信号量使用
-第十八讲 信号量与管程--18.2 信号量使用
-18.3 管程
--18.3 管程
-第十八讲 信号量与管程--18.3 管程
-18.4 哲学家就餐问题
-18.5 读者-写者问题
-19.1 总体介绍
-19.2 底层支撑
-第十九讲 实验七 同步互斥--19.2 底层支撑
-19.3 信号量设计实现
-第十九讲 实验七 同步互斥--19.3 信号量设计实现
-19.4 管程和条件变量设计实现
-第十九讲 实验七 同步互斥--19.4 管程和条件变量设计实现
-19.5 哲学家就餐问题
-20.1 死锁概念
-第二十讲 死锁和进程通信--20.1 死锁概念
-20.2 死锁处理方法
-第二十讲 死锁和进程通信--20.2 死锁处理方法
-20.3 银行家算法
-第二十讲 死锁和进程通信--20.3 银行家算法
-20.4 死锁检测
-第二十讲 死锁和进程通信--20.4 死锁检测
-20.5 进程通信概念
-第二十讲 死锁和进程通信--20.5 进程通信概念
-20.6 信号和管道
-第二十讲 死锁和进程通信--20.6 信号和管道
-20.7 消息队列和共享内存
-第二十讲 死锁和进程通信--20.7 消息队列和共享内存
-21.1 文件系统和文件
-第二十一讲 文件系统--21.1 文件系统和文件
-21.2 文件描述符
-第二十一讲 文件系统--21.2 文件描述符
-21.3 目录、文件别名和文件系统种类
-第二十一讲 文件系统--21.3 目录、文件别名和文件系统种类
-21.4 虚拟文件系统
-第二十一讲 文件系统--21.4 虚拟文件系统
-21.5 文件缓存和打开文件
-第二十一讲 文件系统--21.5 文件缓存和打开文件
-21.6 文件分配
-第二十一讲 文件系统--21.6 文件分配
-21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID
-第二十一讲 文件系统--21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID
-22.1 总体介绍
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.1 总体介绍
-22.2 ucore 文件系统架构
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.2 ucore 文件系统架构
-22.3 Simple File System分析
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.3 Simple File System分析
-22.4 Virtual File System分析
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.4 Virtual File System分
-22.5 I/O设备接口分析
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.5 I/O设备接口分析
-22.6 执行流程分析
-23.1 I/O特点
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-第二十三讲 I/O子系统--23.1 I/O特点
-23.2 I/O结构
--816C80A0F5E3B8809C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.2 I/O结构
-23.3 I/O数据传输
--C58221E14388B9DB9C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.3 I/O数据传输
-23.4 磁盘调度
--567A3F1FCBFB3F4C9C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.4 磁盘调度
-23.5 磁盘缓存
--C327536B80D25CE79C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.5 磁盘缓存
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