Упрощенная схема виртуальной памяти на основе таблицы физических страниц

Таблица физических страниц строится для каждой программы. В ней для каждой математической таблицы указаны номера физических страниц оперативной или внешней памяти на магнитных дисках.

Таблицы физических страниц составляются для каждой задачи. В каждой строке таблицы физических страниц содержится номер страницы физической памяти (оперативной памяти или на магнитных дисках). Страницы, расположенные в оперативной памяти, отмечаются признаком доступности d = 0, а расположенные на магнитных дисках – d = 1.

Рис. 6.4. Упрощенная схема виртуальной памяти на основе

таблицы физических страниц

Для привязки таблиц к задачам используется регистр базового адреса таблицы физических страниц (БА ТФС), индивидуальный для каждой задачи.

Процедура трансляции страниц имеет следующие этапы:

1. Вычисление адреса обращения к строке таблицы сложением номера страницы математического адреса с базовым адресом таблицы физических страниц (БА ТФС).

2. Чтение по вычисленному адресу из таблицы физических страниц значения адреса физической памяти и бита доступности (d=0).

3. В случае доступности данных (d=0) – обращение по физическому адресу с учетом номера байта внутри страницы данных для записи или чтения в зависимости от кода операции.

4. В случае страничного промаха (d=1) – свопинг данных, коррекция таблицы и повтор обращения к данным.

Рассмотренная схема проста, использует адресную память, но имеет серьезные недостатки. Эти недостатки связаны с местом хранения таблиц.

В 32-разрядных ЭВМ максимальная емкость памяти может достигать ве-

личины 2³² = 4 Гбайта, а количество математических страниц 2²⁰ = 1М. С учетом 20-разрядного адреса строки физического адреса и дополнительных управляющих разрядов строка должна содержать 4 байта, общая емкость памяти для хранения таблицы только одной программы составляет 2²⁴ = 4 Мбайта. Для первых ЭВМ, использовавших виртуальную память, это было значительной величиной, чтобы хранить таблицы десятков программ в процессоре или в оперативной памяти.

Отметим, что таблица математических страниц ЭВМ «Атлас» составляла 9 строк и размещалась в оперативной памяти. Но и таблицы математических страниц на основе ассоциативной памяти непосредственно в процессоре, построенном на элементах малой степени интеграции, являлось малопригодным решением.

Для построения виртуальной памяти стали использовать довольно сложную систему виртуальной памяти с хранением таблиц физических страниц на магнитных дисках.

Вопросы для самопроверки:

1. Назначение признака доступности.

2. Назначение регистра БА ТФС.

3. Этапы процедуры трансляции страниц.

4. Основные недостатки схемы.