内存管理--三个地址,分页与分段的关系

本文解析了内存管理中的逻辑地址、线性地址与物理地址的概念,并详细阐述了分段与分页机制的关系及其工作原理。

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内存管理--三个地址,分页与分段的关系

  (2012-03-25 21:58:35)
这里的三个地址,指的就是网上常说的逻辑地址、线性地址、物理地址。由于参考资料甚少,本来我自己理解有点小错误,看了《Intel参考手册》之后遂写此文,有错误地方皆在更正章中更正: http://blog.sina.com.cn/s/blog_6730a3aa01010xrc.html

首先,操作系统进入保护模式下运行,首先的就是实行内存分段机制,然后才能实行内存分页机制,分页是在分段的基础上实行的,我们从三个地址中分析如下:
逻辑地址:
是由段选择子和偏移量构成,逻辑地址是指在分段下的一种地址,比如我们在分段机制下的0x8:0x0100,那么这个地址就是逻辑地址,0x8是段选择子的值,决定使用哪个段,而0x0100是所使用的段内的偏移量,也就是第一个段的0x0100个字节。
线性地址:
线性地址就是在分段模式下的逻辑地址由分段机制翻译来的,还是比如刚才的0x8:0x0100这个逻辑地址,0x8是第一个段描述符的选择子,选择的是第一个描述符,第一个描述符里面存的有段基址和一系列属性,我们只看段基址,其他的不看,段基址加上偏移量0x0100就是内存中的实际地址,实际上这个就是叫做线性地址,当然我们还没讨论分页,那么最起码我们现在知道:在分段模式下,线性地址就是内存的实际地址。
物理地址:
物理地址最好解释了,就是实际的内存地址,那么上面的线性地址就可以这样说:在分段机制下,线性地址就是物理地址,那么我们再考虑分页,当开启分页的时候,线性地址就要和物理地址分开了,分段翻译成的线性地址还需要进一步的翻译,就是按照分页模式的翻译方式将线性地址翻译成物理地址。
还拿上面的0x8:0x0100来说,比如0x8这个选择子里面存的段基址是0x00000,那么将其翻译成线性地址为0x00000100,再取0x00000100的前10位来映射到页目录表里面,取0x00000100的中间10位来映射到页表中,再取0x00000100的后12位来映射成页内偏移量,就是这样。
所以,分段与分页的关系页就清楚了!
一、 课程设计目的 本课程设计是学生学习完《计算机操作系统》课程后,进行的一次全面的综合训练,通过课程设计,让学生更好地掌握操作系统的原理及实现方法,加深对操作系统基础理论和重要算法的理解,加强学生的动手能力。 二、课程设计的内容 1、分页方式的地址换算 2、分段方式的地址换算 3、段页式的地址换算 三、程序运行 1、 分页地址转换: 数据: 逻辑地址:223、页面大小:23 2、 分段地址转换 数据: 逻辑地址段号:223、段内地址:23 3、 段页式地址换算 逻辑地址的段号:2、页号:3 四、程序源代码 #include #include int page(int A,int L ); int Segment(int sn,int sl); int SegPagt(int sn,int pn,int pd); typedef struct segtable { int segf[256]; int segl[256]; }segtable; struct segtable st; typedef struct segpagt { int segf[256]; int segl[256]; int ptl[256]; int pt[256]; int pf[256]; int pl; }segpagt; struct segpagt sp; int main() { int code; int pl,pa,sn,sd,pd,pn; //const int ptl ; int temp; do{ printf("----------------地址换算过程----------------------------\n\n"); printf(" 1.分页地址换算\n"); printf(" 2.分段地址换算\n"); printf(" 3.段页式地址换算\n"); printf(" 4.结束运行\n\n"); printf("----------------------------------------------------------\n"); printf("请输入您的选择:"); scanf("%d",&code); switch(code) { case 1:{ printf("注意:请演示设定页表长度小于\n"); printf("请输入换算的逻辑地址:\n"); scanf("%d",&pa); printf("页面大小(B):\n"); scanf("%d",&pl); page(pa,pl); }break; case 2:{ printf("请演示设定段表长度小于\n"); printf("请输入逻辑地址的段号:\n"); scanf("%d",&sn); printf("段内地址:\n"); scanf("%d",&sd); Segment(sn,sd); }break; case 3:{ printf("预设定段表长为,页面大小为\n"); printf("请输入逻辑地址的段号:\n"); scanf("%d",&sn); printf("页号:\n"); scanf("%d",&pn); printf("页内地址:\n"); scanf("%d",&pd); SegPagt(sn,pn,pd); }break; case 4:{}break; } }while (code<4); } int page(int A,int L) { int d,P,kd,i; int WD; int PT[256]; for(i=1;iL) printf("页号大于页表长度,越界中断\n\n");//如果页号大于页表长度,输出越界中段 else { printf("页号=逻辑地址/页面大小=%d,页内地址=逻辑地址%页面大小=%d\n",P,d);//输出页号和页内地址 kd=PT[P];//根据页号随机产生快号 printf("根据页号%d得到块号%d\n",P,kd); WD=kd*L+d;//计算物理地址的公式 printf("物理地址=块号%d*页面大小%d+页内地址%d\n",kd,L,d);//输出物理地址=块号*页面大小+页内地址 printf("逻辑地址%d换算后的物理地址为%d\n\n",A,WD);//输出物理地址的结果 return (0); } }
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