四.（3-4）儲存管理的離散分配方式

 基本分頁儲存管理方式

本部分討論不具備對換功能的純分頁模式，作業執行需要全部裝入記憶體。

比較連續分配方式

作業邏輯地址空間有M大，就需要向記憶體申請一個M大的連續區域。

分頁的目的是更細粒度的處理空間，減少粗放管理的浪費或開銷問題。

1）頁面的概念

u記憶體劃分成多個小單元，每個單元K大小，稱（物理）塊。作業也按K單位大小劃分成片，稱為頁面。

①物理劃分塊的大小= 邏輯劃分的頁的大小

②頁面大小要適中。

太大，（最後一頁）內碎片增大，類似連續分配的問題。

太小的話，頁面碎片總空間雖然小，提高了利用率，但每個程式的頁面數量較多，頁表過長，反而又增加了空間使用。

2）頁表的概念

為了找到被離散分配到記憶體中的作業，記錄每個作業各頁對映到哪個物理塊，形成的頁面對映表，簡稱頁表。

每個作業有自己的頁表

頁表的作用：頁號到物理塊號的地址對映

要找到作業A       關鍵是找到頁表（PCB）    根據頁表找物理塊

Ø作業相對地址在分頁下不同位置的數有一定的意義結構：

  頁號+頁內地址（即頁內偏移）

Ø關鍵的計算是：根據系統頁面大小找到不同意義二進位制位的分界線。

Ø從地址中分析出頁號後，地址對映只需要把頁號改為對應物理塊號，偏移不變，即可找到記憶體中實際位置。

4）地址變換機構

前面講解了地址變換的原理，那麼誰具體實現地址對映？——地址變換機構。

圍繞頁表進行工作，那麼頁表資料放在哪？

暫存器。一個程式有n個頁，頁表就需要記錄n項資料，需要n個暫存器。不現實。

記憶體。只設定一個頁表暫存器PTR（page table register）記錄頁表在記憶體中的首地址和頁表長度，執行時快速定位頁表。

5）引入快表——針對訪問速度問題

問題：基本分頁機制下，一次指令需兩次記憶體訪問，處理機速度降低1/2，分頁空間效率的提高以如此的速度為代價，得不償失。

改進：減少第1步訪問記憶體的時間。增設一個具有“並行查詢”能力的高速緩衝暫存器，稱為“快表”，也稱“聯想暫存器”（Associative

memory），IBM系統稱為TLB（Translation Look aside Buffer）。

快表放什麼？：正在執行程式的頁表的資料項。

基本分段儲存管理方式

從提高記憶體利用率角度；

固定分割槽-》動態分割槽-》分頁

從滿足並方便使用者（程式設計師）和使用上的要求角度：

分段儲存管理：作業分成若干段，各段可離散放入記憶體，段內仍連續存放。

方便程式設計：如彙編中通過段：偏移確定資料位置

資訊共享：同地位的資料放在一塊方便進行共享設定

資訊保護

動態增長：動態增長的資料段事先固定記憶體不方便

動態連結：往往也是以邏輯的段為單位更方便

1）分段系統的基本原理

程式通過分段(segmentation)劃分為多個模組，每個段定義一組邏輯資訊。如程式碼段（主程式段main，子程式段X）、資料段D、棧段S等。

誰決定一個程式分幾段，每段多大？

編譯程式（基於原始碼）

段的特點：

每段有自己的名字（一般用段號做名），都從0編址，可分別編寫和編譯。裝入記憶體時，每段賦予各段一個段號。

每段佔據一塊連續的記憶體。（即有離散的分段，又有連續的記憶體使用）

各段大小不等。

3）分頁和分段的主要區別

1.需求：分頁是出於系統管理的需要，是一種資訊的物理劃分單位，分段是出於使用者應用的需要，是一種邏輯單位，通常包含一組意義相對完整的資訊。

一條指令或一個運算元可能會跨越兩個頁的分界處，而不會跨越兩個段的分界處。

2.大小：頁大小是系統固定的，而段大小則通常不固定。分段沒有內碎片，但連續存放段產生外碎片，可以通過記憶體緊縮來消除。相對而言分頁空間利用率高。

3.邏輯地址：分頁是一維的，各個模組在連結時必須組織成同一個地址空間；

                     分段是二維的，各個模組在連結時可以每個段組織成一個地址空間。

4.其他：通常段比頁大，因而段表比頁表短，可以縮短查詢時間，提高訪問速度。分段模式下，還可針對不同型別採取不同的保護；按段為單位來進行共享

4）資訊共享

分段系統的突出優點：

易於實現共享：

在分段系統中，實現共享十分容易，只需在每個程式的段表中為共享程式設定一個段表項。

比較課本圖。對同樣的共享內容的管理上，很明顯分段的空間管理更簡單。分頁的圖涉及太多的頁面劃分和地址記錄的管理。

易於實現保護：

程式碼的保護和其邏輯意義有關，分頁的機械式劃分不容易實現。