操作系統(tǒng)考試分頁與分段的區(qū)別
操作系統(tǒng)考試分頁與分段的區(qū)別
相信很多人都搞不明白操作系統(tǒng)中分頁和分段的區(qū)別。下面由學(xué)習(xí)啦小編為大家整理了操作系統(tǒng)中分頁和分段的區(qū)別之處，希望對大家有幫助。
一. 分頁存儲管理介紹
1.基本思想
用戶程序的地址空間被劃分成若干固定大小的區(qū)域，稱為“頁”，相應(yīng)地，內(nèi)存空間分成若干個物理塊，頁和塊的大小相等?？蓪⒂脩舫绦虻娜我豁摲旁趦?nèi)存的任一塊中，實現(xiàn)了離散分配。
2. 分頁存儲管理的地址機構(gòu)
15 12 11 0
頁號P 頁內(nèi)位移量W
頁號4位，每個作業(yè)最多2的4次方=16頁，表示頁號從0000~1111(24-1)，頁內(nèi)位移量的位數(shù)表示頁的大小，若頁內(nèi)位移量12位，則2的12次方=4k，頁的大小為4k，頁內(nèi)地址從000000000000~111111111111
若給定一個邏輯地址為A，頁面大小為L，則
頁號P=INT[A/L]，頁內(nèi)地址W=A MOD L
3. 頁表
分頁系統(tǒng)中，允許將進程的每一頁離散地存儲在內(nèi)存的任一物理塊中，為了能在內(nèi)存中找到每個頁面對應(yīng)的物理塊，系統(tǒng)為每個進程建立一張頁面映射表，簡稱頁表。頁表的作用是實現(xiàn)從頁號到物理塊號的地址映射。
頁表：
頁號 物理塊號 存取控制
0 2
1 15(F)
2 14(E)
3 1
4. 地址變換
(1) 程序執(zhí)行時，從PCB中取出頁表始址和頁表長度(4)，裝入頁表寄存器PTR。
(2) 由分頁地址變換機構(gòu)將邏輯地址自動分成頁號和頁內(nèi)地址。
例：11406D=0010|110010001110B=2C8EH
頁號為2,位移量為C8EH=3214D
或11406 DIV 4096=2
11406 MOD 4096=3214
(3) 將頁號與頁表長度進行比較(2<4)，若頁號大于或等于頁表長度，則表示本次訪問的地址已超越進程的地址空間，產(chǎn)生越界中斷。
(4) 將頁表始址與頁號和頁表項長度的乘積相加，便得到該頁表項在頁表中的位置。
(5) 取出頁描述子得到該頁的物理塊號。 2 14(E)
(6) 對該頁的存取控制進行檢查。
(7) 將物理塊號送入物理地址寄存器中，再將有效地址寄存器中的頁內(nèi)地址直接送入物理地址寄存器的塊內(nèi)地址字段中，拼接得到實際的物理地址。
例：0010|110010001101B
1110|110010001101B=EC8EH=60558D
或 14*4096+3214=60558D
5. 具有快表的地址變換機構(gòu)
分頁系統(tǒng)中，CPU每次要存取一個數(shù)據(jù)，都要兩次訪問內(nèi)存(訪問頁表、訪問實際物理地址)。為提高地址變換速度，增設(shè)一個具有并行查詢能力的特殊高速緩沖存儲器，稱為“聯(lián)想存儲器”或“快表”，存放當前訪問的頁表項。
二.分段存儲管理介紹
1.基本思想
將用戶程序地址空間分成若干個大小不等的段，每段可以定義一組相對完整的邏輯信息。存儲分配時，以段為單位，段與段在內(nèi)存中可以不相鄰接，也實現(xiàn)了離散分配。
2. 分段存儲方式的引入
方便編程
分段共享
分段保護
動態(tài)鏈接
動態(tài)增長
3. 分段地址結(jié)構(gòu)
作業(yè)的地址空間被劃分為若干個段，每個段定義了一組邏輯信息。例程序段、數(shù)據(jù)段等。每個段都從0開始編址，并采用一段連續(xù)的地址空間。
段的長度由相應(yīng)的邏輯信息組的長度決定，因而各段長度不等。整個作業(yè)的地址空間是二維的。
15 12 11 0
段號 段內(nèi)位移量
段號4位，每個作業(yè)最多24=16段，表示段號從0000~1111(24-1);段內(nèi)位移量12位，212=4k，表示每段的段內(nèi)地址最大為4K(各段長度不同)，從000000000000~111111111111
4. 段表
段號 段長 起始地址 存取控制
0 1K 4096
1 4K 17500
2 2K 8192
5. 地址變換
(1). 程序執(zhí)行時，從PCB中取出段表始址和段表長度(3)，裝入段表寄存器。
(2). 由分段地址變換機構(gòu)將邏輯地址自動分成段號和段內(nèi)地址。
例：7310D=0001|110010001110B=1C8EH
段號為1,位移量為C8EH=3214D
(3). 將段號與段表長度進行比較(1<3)，若段號大于或等于段表長度，則表示本次訪問的地址已超越進程的地址空間，產(chǎn)生越界中斷。
(4). 將段表始址與段號和段表項長度的乘積相加，便得到該段表項在段表中的位置。
(5). 取出段描述子得到該段的起始物理地址。1 4K 17500
(6). 檢查段內(nèi)位移量是否超出該段的段長(3214<4K)，若超過，產(chǎn)生越界中斷。
(7). 對該段的存取控制進行檢查。
(8). 將該段基址和段內(nèi)地址相加，得到實際的物理地址。
例：0001|110010001101B
起始地址17500D+段內(nèi)地址3214D=20714D
三.分頁與分段的主要區(qū)別
分頁和分段有許多相似之處,比如兩者都不要求作業(yè)連續(xù)存放.但在概念上兩者完全不同,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)頁是信息的物理單位,分頁是為了實現(xiàn)非連續(xù)分配,以便解決內(nèi)存碎片問題,或者說分頁是由于系統(tǒng)管理的需要.段是信息的邏輯單位,它含有一組意義相對完整的信息,分段的目的是為了更好地實現(xiàn)共享,滿足用戶的需要.
(2)頁的大小固定,由系統(tǒng)確定,將邏輯地址劃分為頁號和頁內(nèi)地址是由機器硬件實現(xiàn)的.而段的長度卻不固定,決定于用戶所編寫的程序,通常由編譯程序在對源程序進行編譯時根據(jù)信息的性質(zhì)來劃分.
(3)分頁的作業(yè)地址空間是一維的.分段的地址空間是二維的.
四.段頁式存儲管理
1.基本思想：
分頁系統(tǒng)能有效地提高內(nèi)存的利用率，而分段系統(tǒng)能反映程序的邏輯結(jié)構(gòu)，便于段的共享與保護，將分頁與分段兩種存儲方式結(jié)合起來，就形成了段頁式存儲管理方式。
在段頁式存儲管理系統(tǒng)中，作業(yè)的地址空間首先被分成若干個邏輯分段，每段都有自己的段號，然后再將每段分成若干個大小相等的頁。對于主存空間也分成大小相等的頁，主存的分配以頁為單位。
段頁式系統(tǒng)中，作業(yè)的地址結(jié)構(gòu)包含三部分的內(nèi)容：段號 頁號 頁內(nèi)位移量
程序員按照分段系統(tǒng)的地址結(jié)構(gòu)將地址分為段號與段內(nèi)位移量，地址變換機構(gòu)將段內(nèi)位移量分解為頁號和頁內(nèi)位移量。
為實現(xiàn)段頁式存儲管理，系統(tǒng)應(yīng)為每個進程設(shè)置一個段表，包括每段的段號，該段的頁表始址和頁表長度。每個段有自己的頁表，記錄段中的每一頁的頁號和存放在主存中的物理塊號。
2.地址變換的過程：
(1)程序執(zhí)行時，從PCB中取出段表始址和段表長度，裝入段表寄存器。
(2)由地址變換機構(gòu)將邏輯地址自動分成段號、頁號和頁內(nèi)地址。
(3)將段號與段表長度進行比較，若段號大于或等于段表長度，則表示本次訪問的地址已超越進程的地址空間，產(chǎn)生越界中斷。
(4)將段表始址與段號和段表項長度的乘積相加，便得到該段表項在段表中的位置。
(5)取出段描述子得到該段的頁表始址和頁表長度。
(6)將頁號與頁表長度進行比較，若頁號大于或等于頁表長度，則表示本次訪問的地址已超越進程的地址空間，產(chǎn)生越界中斷。
(7)將頁表始址與頁號和頁表項長度的乘積相加，便得到該頁表項在頁表中的位置。
(8)取出頁描述子得到該頁的物理塊號。
(9)對該頁的存取控制進行檢查。
(10)將物理塊號送入物理地址寄存器中，再將有效地址寄存器中的頁內(nèi)地址直接送入物理地址寄存器的塊內(nèi)地址字段中，拼接得到實際的物理地址。