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计算机组成原理教材,计算机组成原理唐朔飞

时间:2023-05-04 09:39:11 阅读:116633 作者:4787

虚拟存储容量是虚拟的,实际上并不是很多。 之所以能够达到这种容量,是因为它占用了更大的逻辑存储空间,以换取租用外部存储器的存储空间,将当前不需要访问的数据存储在外部存储器中,并交换外部存储器中的数据的时间消耗。

虚拟存储是逻辑模型,不是实际的物理存储。 虚拟存储必须基于主存储-次存储结构进行构建。 虚拟存储可以使用比主存储大得多的地址空间。 虚拟存储最大,并且不仅仅允许使用主存储空间。 虚拟内存在每次访问时都需要进行虚实的地址转换,而不是虚拟内存。 虚拟内存的作用是划分地址空间,解决存储的容量问题,实现程序的重新配置。 虚拟内存和Cache都基于程序的局部原理。 两者的共同点:都将程序中最近常用的部分驻留在高速内存中,这一部分不需要恢复到低速内存中。 此交换操作全部由操作系统或硬件执行,对用户透明。 二者的区别: Cache用硬件实现,虚拟内存是操作系统和硬件结合实现的Cache是物理内存,虚拟内存是逻辑内存,其物理结构基于主存储-副存储结构。

虚拟存储器的大小应该由哪些因素决定?

例如,在32位地址总线的计算机上,虚拟内存的大小为4GB,但实际内存并不一定很大。 实际内存由计算机的记忆棒大小决定。 插入1G记忆棒后,内存为1GB。 如果创建空间大小为4GB的程序,剩下的3GB来自哪里? 虽说虚拟内存的大小可以自由调节,但由地址线决定不了。 但是那么大的虚拟内存没有意义。 例如,地址线为32条,最多只能找到4GB存储单元大小的空间。 设置为100G的虚拟内存空间没有意义。 因为完全找不到那个部分的地址单元格。 因此,统一的虚拟存储器的容量由计算机地址总线的数量决定。

页面型虚拟存储器页面型虚拟存储器是指,将其基本单位分割为页面,将主存储的物理空间分割为虚拟存储器等长页面。 分割后的页称为页,主存储的页称为实际页,虚拟存储器的页称为虚页

优点:页面起点、终点地址固定,页面表简单,方便转入,主存储空间浪费少

缺点:页面不是逻辑上独立的实体,因此处理、保护和共享并不比分段虚拟存储更方便。

段虚拟内存段虚拟内存是按段分配主内存的存储管理方法,每个段的长度因程序而异。 段使用程序模块化的性质,根据程序的逻辑结构被分割成多个相对独立的部分,系统的基本信息传输单位是段,通过地址转换机制实现访问过程。

优点:分段边界对应于程序的自然边界; 段的逻辑独立性使编译、管理、修改和保护变得容易,同时也便于共享多个程序。某些类型的段(堆栈、队列)具有动态可变长度,可以自由调度以充分利用主存储空间。

缺点:分段长度不等,分段起点和终点不定,给主存空间的分配带来麻烦,导致空间浪费。

段页型虚拟存储器段页型虚拟存储器是段型虚拟存储器和页型存储器的组合。

这种方法以逻辑为单位对程序进行分段,然后将每个分段分为固定大小的页面。 将程序调入/调用主存储器是逐页进行的,但可以按段共享和保护。

优点:兼具页面内存和分段虚拟内存的优点。

缺点:在地址映射过程中需要多次查询表

对于快速表(TLB )虚拟内存,如果不采取有效措施,访问速度将大幅降低。 这是因为在页面表达式和段表达式虚拟内存中,必须首先检查页表或段表,而在段页面表达式虚拟内存中,必须同时检查页表和段表。 为了加快检索速度,利用程序在运行中具有局部特征,将页面表分为快速表和慢表。 典型的页面表称为慢表,它位于主内存中。 将当前最常用的页面表信息放入称为高速表的小容量高速内存中。 访问页面时,在快速表中查找相应的页面表条目,如果找到,则在该页面表条目中查找相应的页面;如果快速表中找不到所需的页面,则在慢表中搜索。 综上所述,如果TLB命中,则页面表一定会命中。

牛刀小试

对于具有1.36位虚拟地址的基于页面的虚拟存储系统,每页8KB,每个页表项为32位,页表的总容量是多少?

虚拟地址大小: 36位合计64GB

页数: 64GB/8KB=

页表总容量=页表条目数页表字节数===32MB

2 .某计算机主存储器的地址空间大小为256MB,以字节为单位进行寻址。 虚拟地址空间大小为4GB,采用基于页面的存储管理,页面大小为4KB,TLB (快速表)采用全相映射,4个页面表条目如图所示

对虚拟地址03FFF180H进行虚实地址转换的结果() ) )

页面大小为4KB,因此页面地址为12位。 因此,由于03FFF180H中180H是页内地址,所以页编号03FFFH查找表的页框编号为0153H,将页框编号和页内地址连接后,虚实地址变换的结果是0153180H为

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