Схема виртуальной памяти на основе таблицы физических страниц

Упрощение схемы виртуальной памяти, рассмотренной в 8.3.3 и в схеме на рис. 8.4 заключается в том, что в этой схеме не рассматривается вопрос о месте хранения таблиц физических страниц активных программ (задач).

Каждая из задач может использовать весь объем адресного пространства сегмента (4Гбайт). Максимальное количество физических страниц (по 4 Кбайт) в полном сегменте составляет 1Мбайт. Каждая строчка таблицы физических страниц должна содержать 4 байта (20 бит номера физической страницы, бит доступности и дополнительная информация для меток разрешения модификации страницы и вычисления устаревших страниц). Таким образом, размер таблицы физических страниц только одного сегмента программы может составлять 4 Мбайт. Это было слишком много для размещения таблиц в процессоре или в оперативной памяти первых ЭВМ. По этой причине таблицы физических страниц хранятся в памяти на магнитных дисках, и их применение связано с разбиением таблиц на более мелкие участки (разделы) и с использованием операций ввода/вывода.

Таблицы физических страниц делятся на разделы (до 1024 разделаов по 1024 страницы в разделе).

В оперативной памяти размещаются только части таблиц. В минимальном варианте – каталог и по одному разделу таблицы физических страниц. Каталог – это таблица размещения разделов в памяти на магнитных дисках и их копий для выбранных в оперативную память страниц.

На рис. 8.5. представлена схема виртуальной памяти на основе таблицы физических таблиц.

Таблица каждого раздела содержит 1024 строчек по четыре байта, т.е. занимает 4096 Кбайт (одну страницу виртуальной памяти). В строчках таблицы разделов фиксируются физические номера страниц раздела, признак доступности (размещение в оперативной памяти или памяти на магнитных дисках) и дополнительная информация. Признак доступности, равный нулю, означает расположение копии страницы в оперативной памяти и на магнитных дисках, единице – только в памяти на магнитных дисках (в области ввода).

Каталог разделов содержит 1024 строчки (по числу разделов математической памяти). В каждой строке каталога содержится базовый адрес таблицы физических страниц, признак доступности и дополнительная информация (модификации активности и т.д.). Признак доступности, равный нулю, означает расположение раздела таблицы физических страниц в оперативной памяти, единице – в памяти на магнитных дисках (в области ввода).

Одновременно в оперативной памяти должны находиться каталоги и таблицы физических разделов для всех задач. При переключении задач должны активизироваться каталоги и таблицы физических страниц новых задач. Для этого процессор содержит регистр базового адреса таблицы физических страниц БА ТФС. При каждом переключении задач в него записывается базовый адрес каталога новой задачи.