为何要进行分页?什么是页表?页表存放于什么位置?为什么说有了页表后,从内存的某一位置取数,可能需要访问2次内存?
时间: 2024-05-30 09:09:57 浏览: 31
分页是一种内存管理技术,它将物理内存划分成固定大小的页框,将逻辑地址空间划分成相同大小的页,从而方便管理内存。在分页技术中,页表用于记录逻辑页号和物理页框号之间的映射关系,以便操作系统能够正确地转换逻辑地址到物理地址。
页表是一种数据结构,它存储了逻辑地址空间中每个页的映射关系,包括该页在物理内存中的位置以及该页的权限等信息。页表通常存储在主存中,由操作系统维护,每个进程都有自己的页表。
有了页表后,从内存的某一位置取数可能需要访问2次内存的原因是因为分页技术会将逻辑地址划分成页号和页内偏移量两部分,操作系统需要首先根据页号查找对应的页表项,然后才能得到物理地址。因此,访问内存时需要两次访问,第一次是访问页表,第二次才是真正的访问物理内存。这会增加访问内存的时间,但是分页技术的优点是能够更好地管理内存,提高内存利用率。
相关问题
在请求分页系统中,页表应包括哪些数据项?每项的作用是什么?
在请求分页系统中,页表包括以下数据项:
1. 有效位(Valid/Invalid):表示该页面是否在物理内存中,若在则为有效位,否则为无效位。
2. 物理页框号(Physical Page Frame Number,PPFN):表示该页面在物理内存中的位置,即占用的物理页框号。
3. 访问权限(Access Rights):表示该页面的访问权限,包括读权限、写权限等。
4. 修改位(Dirty Bit):表示该页面在最近一次访问中是否被修改过,若有则为置位,否则为未置位。
5. 计数器(Counter):表示该页面最近一次被访问的时间或者访问频率,用于页面置换算法中的页面选择。
这些数据项的作用如下:
1. 有效位用于判断该页面是否在物理内存中,避免访问无效的虚拟页面。
2. 物理页框号用于确定该页面在物理内存中的位置,方便访问和修改。
3. 访问权限用于控制该页面的访问权限,保证不同进程之间的页面访问权限相互独立。
4. 修改位用于标记该页面是否被修改过,以便在页面置换时能够及时将修改后的页面写回到磁盘上。
5. 计数器用于记录该页面最近一次被访问的时间或者访问频率,以便在页面置换时选择访问频率较低的页面进行置换。
x86硬件页表的格式是什么样的?
### 回答1:
x86硬件页表的格式主要包括以下几部分:
1. 页目录项(Page Directory Entry):指向页表的指针,并包含其他信息,例如读写权限、存在位等。
2. 页表项(Page Table Entry):指向实际内存页的指针,并包含其他信息,例如读写权限、存在位等。
在x86架构中,页表使用分页机制,将虚拟内存空间映射到物理内存空间。这种映射方式提高了内存管理的效率,同时也为操作系统提供了更强的内存保护机制。
### 回答2:
x86硬件页表的格式遵循了多级页表的设计原则。x86架构使用了多级页表来管理内存,以实现虚拟内存的映射。页表的格式主要包括三个部分:页目录、页目录表和页表。
首先,页目录是一个由1024个32位的页目录项组成的数组。每个页目录项可以指向一个页目录表,即指向下一级的页表。每个页目录项的结构如下:31-12位存储页目录表的物理地址,11位存储标志位(比如存在位P用于表示是否存在页表),0位保留。
然后,页目录表是由1024个32位的页表项组成的数组。每个页表项可以指向一个页表,即指向最终的页框。每个页表项的结构如下:31-12位存储页表的物理地址,11位存储标志位(比如存在位P用于表示是否存在页框),0位保留。
最后,页表是由1024个32位的页框项组成的数组。每个页框项存储着对应的页框的物理地址。每个页框项的结构如下:31-12位存储页框的物理地址,11位存储标志位(比如存在位P用于表示是否存在页框),以及一些其他的控制位,如读写权限、缓存策略等。
通过这样的多级结构,x86硬件页表可以根据虚拟地址的高几位快速定位到对应的页表项,进而找到对应的物理地址。这种多级页表的设计可以有效地扩展虚拟内存的地址空间,并提供更灵活的内存管理机制。
### 回答3:
x86硬件页表的格式主要由PDE(页目录项)和PTE(页表项)两部分组成。
每个PDE占用4字节(32位),用于管理4MB的虚拟地址空间。PDE的高20位存储页表的基地址(32位物理地址),用于快速查找对应的页表。低12位用于存储控制位,如存在(P)位,读写权限等。通过PDE中的基地址,可以找到对应的PTE。
每个PTE也占用4字节(32位),用于管理4KB的虚拟地址空间。PTE的高20位存储页面的基地址(32位物理地址),用于虚拟地址到物理地址的映射。低12位用于存储控制位,如存在(P)位,读写权限等。
通过硬件页表格式,x86架构可以支持虚拟内存的转换和管理。当CPU访问一个虚拟地址时,会通过页目录基地址找到对应的页目录项,再通过页表基地址找到对应的页表项,从而获取物理地址,进行内存访问。
x86硬件页表的格式还支持多级页表的结构,以更高效地管理大量的内存。通过多级页表,可以实现稀疏的内存映射,不必为整个虚拟地址空间分配连续物理内存,从而节省了内存资源。
总之,x86硬件页表的格式由PDE和PTE组成,每个PDE和PTE占用4字节,用于管理不同大小的虚拟地址空间,并支持多级页表结构,实现高效的内存映射和管理。
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