操作系統考試分頁與分段的區別
操作系統考試分頁與分段的區別
相信很多人都搞不明白操作系統中分頁和分段的區別。下面由學習啦小編為大家整理了操作系統中分頁和分段的區別之處，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域，稱為“頁”，相應地，內存空間分成若干個物理塊，頁和塊的大小相等。可將用戶程序的任一頁放在內存的任一塊中，實現了離散分配。
2. 分頁存儲管理的地址機構
15 12 11 0
頁號P 頁內位移量W
頁號4位，每個作業最多2的4次方=16頁，表示頁號從0000~1111(24-1)，頁內位移量的位數表示頁的大小，若頁內位移量12位，則2的12次方=4k，頁的大小為4k，頁內地址從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]，頁內地址W=A MOD L
3. 頁表
分頁系統中，允許將進程的每一頁離散地存儲在內存的任一物理塊中，為了能在內存中找到每個頁面對應的物理塊，系統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將邏輯地址自動分成頁號和頁內地址。
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地址直接送入物理地址寄存器的塊內地址字段中，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
分頁系統中，CPU每次要存取一個數據，都要兩次訪問內存(訪問頁表、訪問實際物理地址)。為提高地址變換速度，增設一個具有并行查詢能力的特殊高速緩沖存儲器，稱為“聯想存儲器”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，段與段在內存中可以不相鄰接，也實現了離散分配。
2. 分段存儲方式的引入
方便編程
分段共享
分段保護
動態鏈接
動態增長
3. 分段地址結構
作業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、數據段等。每個段都從0開始編址，并采用一段連續的地址空間。
段的長度由相應的邏輯信息組的長度決定，因而各段長度不等。整個作業的地址空間是二維的。
15 12 11 0
段號 段內位移量
段號4位，每個作業最多24=16段，表示段號從0000~1111(24-1);段內位移量12位，212=4k，表示每段的段內地址最大為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將邏輯地址自動分成段號和段內地址。
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). 檢查段內位移量是否超出該段的段長(3214<4K)，若超過，產生越界中斷。
(7). 對該段的存取控制進行檢查。
(8). 將該段基址和段內地址相加，得到實際的物理地址。
例：0001|110010001101B
起始地址17500D+段內地址3214D=20714D
三.分頁與分段的主要區別
分頁和分段有許多相似之處,比如兩者都不要求作業連續存放.但在概念上兩者完全不同,主要表現在以下幾個方面:
(1)頁是信息的物理單位,分頁是為了實現非連續分配,以便解決內存碎片問題,或者說分頁是由于系統管理的需要.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共享,滿足用戶的需要.
(2)頁的大小固定,由系統確定,將邏輯地址劃分為頁號和頁內地址是由機器硬件實現的.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信息的性質來劃分.
(3)分頁的作業地址空間是一維的.分段的地址空間是二維的.
四.段頁式存儲管理
1.基本思想：
分頁系統能有效地提高內存的利用率，而分段系統能反映程序的邏輯結構，便于段的共享與保護，將分頁與分段兩種存儲方式結合起來，就形成了段頁式存儲管理方式。
在段頁式存儲管理系統中，作業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。
段頁式系統中，作業的地址結構包含三部分的內容：段號 頁號 頁內位移量
程序員按照分段系統的地址結構將地址分為段號與段內位移量，地址變換機構將段內位移量分解為頁號和頁內位移量。
為實現段頁式存儲管理，系統應為每個進程設置一個段表，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)由地址變換機構將邏輯地址自動分成段號、頁號和頁內地址。
(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地址直接送入物理地址寄存器的塊內地址字段中，拼接得到實際的物理地址。