Формат виртуального адреса

Каждый пользователь или программа получает адресное пространство, и каждое адресное пространство содержит одинаковый диапазон адресов памяти. В действительности в основную память загружаются только те фрагменты адресного пространства, которые необходимы в данный момент времени; z/OS оставляет неактивные фрагменты адресных пространств во вспомогательной памяти.

z/OS управляет адресными пространствами, используя единицы различного размера, в частности:

Страница. Адресные пространства разделяются на 4-килобайтовые блоки виртуальной памяти, называемые страницами.

Сегмент. Адресные пространства разделяются на 1-мегабайтовые блоки, называемые сегментами. Сегмент представляет собой блок последовательных виртуальных адресов, охватывающий мегабайт, начиная с 1-мегабайтового предела; 2-гигабайтовое адресное пространство, например, содержит 2 048 сегментов.

Регион Адресные пространства разделяются на блоки размером от 2 до 8 Гб, называемые регионами. Регион представляет собой блок последовательных виртуальных адресов, охватывающий 2-8 Гб, начиная с 2-гигабайтового предела; 4-терабайтовое адресное пространство, например, содержит 2 048 регионов.

Виртуальный адрес соответственно имеет четыре основных поля: разряды 0–32 называются индексом региона (region index, RX), разряды 33–43 называются индексом сегмента (segment index, SX), разряды 44–51 называются индексом страницы (page index, PX), и разряды 52–63 называются индексом байта (byte index, BX).

Виртуальный адрес имеет следующий формат:

В зависимости от значения управляющего элемента адресного пространства (address- space-control element), виртуальное адресное пространство может представлять собой как 2-гигабайтовое пространство, содержащее один регион, так и 16-экзабайтовое пространство. Компонент RX виртуального адреса для 2-гигабайтового адресного пространства должен содержать одни нули; в противном случае возникает исключение.

Компонент RX виртуального адреса разделен на три поля. Разряды 0–10 называются первым индексом региона (region first index, RFX), разряды 11–21 называются вторым индексом региона (region second index, RSX), и разряды 22–32 называются третьим индексом региона (region third index, RTX). Разряды 0–32 виртуального адреса имеют следующий формат:

Виртуальный адрес, в котором самым старшим компонентом является RTX (42-разрядный адрес), может выполнять адресацию 4 Тб (2 048 регионов); виртуальный адрес, в котором самым старшим компонентом является RSX (53-разрядный адрес), может выполнять адресацию 8 Пб (4 миллиона регионов), и виртуальный адрес, в котором самым старшим компонентом является RFX (64-разрядный адрес), может выполнять адресацию 16 Эб (8 миллиардов регионов).

7.9. Организация адресации виртуальной памяти в z/OS. Фреймы, страницы и слоты.

Использование виртуальной памяти в z/OS означает, что во время обработки в основной памяти должны находиться только активные фрагменты программы. Неактивные фрагменты содержатся во вспомогательной памяти.

На рис. 3.3 представлена концепция виртуальной памяти, реализованная в z/OS, в действии:

· Адрес является идентификатором нужного фрагмента информации, но не описанием того, где в основной памяти находится этот фрагмент информации. Благодаря этому размер адресного пространства (т. е. все адреса, доступные программе) может превышать размер доступной основной памяти.

· В большинстве пользовательских программ во всех ссылках на основную память используются адреса виртуальной памяти.

· Для преобразования виртуального адреса в физическое расположение в основной памяти используется механизм динамической трансляции адреса (DAT). Как показано на рис. 3.3, может существовать несколько виртуальных адресов 10254000, так как эти виртуальные адреса соответствуют различным адресам в основной памяти.

· Если запрашиваемого адреса нет в основной памяти, в z/OS возникает аппаратное прерывание и операционная система выполняет загрузку нужных инструкций и данных в основную память.