段页式内存管理

1 虚地址的构成

一个进程中所包含的具有独立逻辑功能的程序或数据仍被划分为段，并有各自的段号s, 对于段s 中的程序或数据，则按照一定的大小将其划分为不同的页。段页式管理时的进程的虚拟地址空间中的虚拟地址由三部分组成：即段号s ，页号P 和页内相对地址d 。虚拟空间的最小单位是页而不是段，从而内存可用区也就被划分成为着干个大小相等的页面，且每段所拥有的程序和数据在内存中可以分开存放。分段的大小也不再受内存可用区的限制。

 

2 段表和页表

为了实现段页式管理，系统必须为每个作业或进程建立一张段表以管理内存分配与释放、缺段处理、存储保护相地址变换等。另外，由于一个段又被划分成了若干页，每个段又必须建立一张页表以把段中的虚页变换成内存中的实际页面。显然，与页式管理时相同，页表中也要有相应的实现缺页中断处理和页面保护等功能的表项。另外，由于在段页式管理中，页表不再是属于进程而是属于某个段，因此，段表中应有专项指出该段所对应页表的页表始址和页表长度。

 

3 动态地址变换过程

在一般使用段页式存储管理方式的计算机系统中，都在内存中辟出一块固定的区域存放进程的段表和页表。因此，在段页式管理系统中，要对内存中指令或数据进行一次存取的话，至少需要访问三次以上的内存：

 

第一次是由段表地址寄存器得段表始址后访问段表，由此取出对应段的页表在内存中的地址。第二次则是访问页表得到所要访问的物理地址。第三次才能访问真正需要访问的物理单元。

 

显然，这将使CPU 的执行指令速度大大降低。为了提高地址转换速度，设置快速联想寄存器就显得比段式管理或页式管理时更加需要。在快速联想寄存器中，存放当前最常用的段号s 、页号p 和对应的内存页面与其它控制用栏目。当要访问内存空间某一单元时，可在通过段表、页表进行内存地址查找的同时，根据快速联想寄存器查找其段号和页号。如果所要访问的段或页在快速联想寄存器中，则系统不再访问内存中的段表、页表而直接把快速联想寄存器中的值与页内相对地址d 拼接起来 得到内存地址。总之，因为段页式管理是段式管理的页式管理方案结合而成的，所以具有它们二者的优点。但反过来说，由于管理软件的增加，复杂性和开销也就随之增加了。另外，需要的硬件以及占用的内存也有所增加。更重要的是，如果不采用联想寄存器的方式提高CPU 的访问速度，将会使得执行速度大大下降。