操作系统中的Pentium地址转换

"本文主要介绍了Pentium处理器的地址变换机制以及操作系统中的存储器管理相关概念，包括存储体系、程序的链接和装入、连续分配方式、分页和分段存储管理、虚拟存储器以及页面置换算法等核心知识点。" 在Pentium处理器中，地址变换是一个关键的机制，它允许处理器将逻辑地址转换为物理地址，从而在虚拟地址空间和物理内存之间建立映射。逻辑地址由两个部分组成：selector（选择符）和offset（偏移量）。选择符指向段描述字，这是一个包含在描述字表（全局描述字表GDT或局部描述字表LDT）中的条目。描述字包含了段的起始地址和属性信息。而偏移量则是相对于段起始地址的位移。 页表项进一步参与到地址变换过程中。在分页存储管理方式下，逻辑地址被分解为页目录项和页内位移两部分。页目录项对应着页目录，页目录中包含了页表的基地址。页号是从逻辑地址中提取出来的，用于在页表中找到相应的页表项，页表项则指明了物理内存中的页面（物理块）地址。页内位移则直接加上物理页地址，生成最终的物理地址。 操作系统存储器管理的主要目标是为多道程序提供良好的运行环境，提高存储器的利用率，并实现逻辑地址空间的扩展。存储体系通过高速缓存、主存和辅助存储的层次结构，平衡速度、容量和成本。存储管理涉及内存分配、地址变换、内存扩充和保护。 程序的链接和装入是程序生命周期的重要环节。链接阶段将编译后的目标模块合并成一个可执行文件，而装入阶段将这个文件加载到内存中以便执行。在动态链接的情况下，程序的某些部分可能只在运行时才加载。 连续分配方式，如单一连续分配和固定分区分配，是早期操作系统中常见的内存管理策略。分页和分段存储管理则提供了更灵活的地址空间组织方式，分页基于固定大小的页面，而分段则是根据逻辑结构划分。虚拟存储器引入了需求调页和页面置换算法，如LRU（最近最少使用）、FIFO（先进先出）等，使得程序可以超出物理内存的限制，利用磁盘作为虚拟内存的一部分。 请求分页和请求分段存储管理方式允许程序仅在需要时才加载到内存，提高了存储器的利用率。页面置换算法的选择对系统的性能有着显著影响，优化这一算法能减少因页面错误（缺页中断）导致的性能损失。 本章涵盖了从低级硬件层面的地址变换到高级操作系统层面的存储管理策略，深入解析了Pentium处理器如何在复杂环境中高效地管理和使用存储资源。