内存分页

内存分页

在未开启分页机制时,段基址 + 段内偏移计算出的线性地址就是物理地址,对于一个程序,由于线性地址是由编译器编译出来的,它本身是连续的,所以物理地址也必须要连续。

造成问题:

当内存中有三个进程A、B、C如下图,当B执行结束后,执行进程D,D的大小位20M+3kb,由于需要连续的内存执行D,而D需要的内存空间,大于内存中任何一块空闲的区域,导致内存不足。

ye.png

解决方法:

线性地址物理地址一一对应的关系解除,重新建立一种映射,使得线性地址是连续的,而物理地址可以不连续。

在CPU中,这种映射关系通过一张表来实现,该表就是页表。

paging.png

分页机制

Level 1 page table.png

开启分页机制后,每个进程都有独立的4GB虚拟地址空间,共享4GB物理地址空间。每个进程的代码段和数据段在逻辑上被拆分为以页为单位的小内存快。接着操作系统开始为这些虚拟内存页分配真实的物理内存页,它查找物理内存中可用的页,然后在页表中登记这些物理页地址,这样就完成了虚拟页到物理页的映射。

一级页表

页表为表示4G空间,将32位地址分成高低两部分,低地址部分表示内存块大小,高地址部分表示内存块数量:内存块数*内存块大小=4GB

4g.png

CPU中采用页大小为4K,即2的12次方,页表项数量为2的20次方,1048576个。

页部件转化地址过程:用线性地址的高20位在页表中索引页表项,用线性地址的低12位与页表项中的物理地址相加,所求的和便是最终线性地址对应的物理地址。

address change.png

二级页表

一级页表中的页表项需要提前建立,为做到动态创建页表项,CPU建立了二级页表机制。

二级页表将原来1M个页表项拆分为1K*1K,即将一级页表拆分为1K个,每个页表包含1K个页表项,使用页表目录来存储这些页表项。每个页表的物理地址在页目录中以页目录项的形式存储,最多1024个项。

level 2 page table.png

二级页表地址转换

32位虚拟地址,高10位表示页目录索引,找到对应页表地址,中间10位表示页表索引,找到对于物理页地址,低12位表示页内偏移,找到对应物理地址:

level 2 change address.png

页目录项和页表项结构

page.png

由于页目录项和页表项中都是物理页地址,标准页大小是4KB,故地址都是4K的倍数,低12位是0,所以只需要记录物理地址高20位。因此,剩余12位(0~11)可以用来添加其他属性。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 212,029评论 6 492
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,395评论 3 385
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 157,570评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,535评论 1 284
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,650评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,850评论 1 290
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,006评论 3 408
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,747评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,207评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,536评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,683评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,342评论 4 330
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,964评论 3 315
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,772评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,004评论 1 266
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,401评论 2 360
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,566评论 2 349

推荐阅读更多精彩内容