2 Базисных свойства страничной организации:

1. размер страницы = степени двойки

Степень – это количество младших разрядов смещения;

Все остальные разряды – номер страницы.

2 ¹⁶ – значит 16 разрядов – это смещение.

2. смещения виртуальное и физическое равны (они отображаются непрерывно);

Преобразование виртуальных номеров страниц в физические при страничной организации:

1. Надо получить адрес нужного дескриптора в Таблице Страниц

Есть:

• адрес начала таблицы страниц (АТ) – хранится в спец регистре процессора

• длина записи в таблице страниц (Л) – системная константа

• номер виртуальной страницы Р – это старшие разряды виртуального адреса (известен размер страницы)

Адрес дескриптора = АТ + (Р * Л);

2. Из дескриптора извлекается номер физической страницы – Н

3. К номеру физической страницы добавляется смещение С (младшие разряды виртуального адреса)

Типичная машинная инструкция требует 3-4 обращения к памяти (взять команду, данные, записать результаты). Каждое обращение – требует преобразования адреса либо обработку страничного прерывания. Это снижает производительность системы, поэтому нужна оптимизация виртуальной памяти:

• Аппаратный механизм получения физического адреса по виртуальному

• Размер страницы = степени двойки (можно заменить сложение конкатенаций, это проще);

• Кэширование таблицы страниц (хранение наиболее часто используемых записей в регистрах);

Также для производительности важна частота ошибок страниц. Она зависит от размера страницы и алгоритмов вытеснения страниц из памяти.

Основной смысл алгоритмов: вытеснение страниц, к которым дольше всего НЕ БУДЕТ обращений.

• Случайный выбор (т.к. предсказать сложно, дает неплохие результаты за счет отсутствия всяческих вычислений)

• Страница, которая дольше всего не использовалась

• Страница, к которой было меньше всего обращений за период времени (для каждой страницы ведется счетчик обращений)

Кроме того, используется принцип УПРЕЖДАЮЩЕЙ загрузки:

• В память загружается не одна страница, а вместе с прилежащими к ней.

Второй важный критерий – размер страницы.

• Чем больше размер страницы – тем меньше страничных прерываний

• Чем больше размер – тем меньше записей в таблице страниц, тем меньше размер таблицы страниц, а она ведь хранится в памяти!

• Но чем больше страница – тем больше фиктивная область

Типичный размер страницы – несколько килобайт – в Интел Пентиум – 4 килобайта.

Еще можно хранить в памяти не всю таблицу страниц:

Организуется несколько уровней таблицы страниц:

• Виртуальные адреса делятся на разделы, а разделы делятся на страницы.

• Размер раздела – тоже степень двойки

• У каждого раздела своя таблица страниц

• Размер таблицы страниц раздела = размеру страницы

• Инфа о разделах собрана в таблицу разделов, именно она всегда в памяти

• Адрес таблицы разделов – в специальном регистре процессора (игла в яйце, яйцо в утке….)

Итого:

• Экономится память

• Снижается производительность (добывание страницы занимает больше усилий и времени)

Размер страницы 2Н

Размер раздела – 2К

Н разрядов – смещение

К разрядов – номер виртуальной страницы

Что осталось – номер раздела

Также страничную организацию памяти можно использовать и без выгрузки разделов на диск. Она высоко реактивна и дает низкую фрагментацию – используется в ОС Novell Netware 3 и 4;