虚拟存储器与页式管理：地址变换与存储系统

"页式管理的地址变换用页表-计算机组成原理第三章课件(白中英版)" 本文将详细探讨计算机组成原理中的页式管理地址变换机制，以及存储系统的相关知识。页式管理是一种虚拟存储技术，通过页表进行逻辑地址到物理地址的转换，从而实现内存的有效管理和利用。 在页式管理系统中，逻辑地址由逻辑页号和页内行地址组成，而物理地址由物理页号和页内行地址构成。为了进行地址变换，系统会维护一个页表，它存储在主存中，每个条目对应一个逻辑页号，并包含对应的物理页号。当CPU需要访问某个逻辑地址时，会首先查看页表基址寄存器中的页表起始地址，然后根据逻辑页号找到页表中的相应条目，获取物理页号，最后结合页内行地址计算出实际的内存地址。 此外，页表中通常还会包含一些控制位，如访问位（用于记录页面是否被访问过）、修改位（标记页面内容是否在主存中被修改过），以及可能的其他状态位，这些信息对于页面替换策略和存储保护至关重要。 在存储系统中，存储器分为多个层次，包括寄存器、高速缓存（Cache）、主存储器和辅助存储器。寄存器是CPU内部最快的存储单元，用于临时存储运算中间结果。Cache作为主存和CPU之间的缓冲，通过快速存取最近频繁使用的数据，提高系统性能。主存储器，即内存，用于存储当前运行程序和数据，一般由半导体存储器构成，具有较高的访问速度但容量相对较小。辅助存储器如硬盘，提供大容量的存储空间，但访问速度较慢，通常用于长期存储数据。 存储器的性能指标主要包括存储容量、存取时间和存取周期。存储容量通常以字节为单位，如KB、MB、GB和TB等。存取时间是数据从存储器读取或写入所需的时间，而存取周期是连续两次访问之间的时间间隔。存储器带宽则表示单位时间内能处理的数据量，直接影响系统性能。 页式管理的地址变换是通过页表实现的，这涉及到虚拟存储器和存储系统多层次结构的理解。同时，存储器的各种性能参数对于理解其工作原理和优化系统性能至关重要。在设计和分析计算机系统时，这些知识是不可或缺的基础。