Преобразование виртуального адреса в физический

И виртуальный, и физический адрес при страничном распределении представля­ются парой (<номер страницы>, <смещение в пределах страницы>).

Пусть (p,sv) - виртуальный адрес некоторого объекта, (n,sf) - его физический ад­рес, где p, n - номера виртуальной и физической страниц, sv, sf - смещения в преде­лах страниц для виртуальной и физической страницы соответственно.

Задача подсистемы виртуальной памяти состоит в отображении (p,sv) в (n,sf). Ре­шение этой задачи базируется на двух свойствах страничной организации.

1) Объем страницы выбирается равным степени двойки.

Пусть объем страницы равен 2^k, а общий объем памяти равен 2^v.

Тогда любой плоский адрес представляется v-разрядным двоичным числом от 0 до 2^v -1, а его значение определяется выражением: (<номер страницы>) * 2^k + <сме­щение> (страницы и адреса нумеруются с нуля).

Таким образом, последние k разрядов двоичной записи адреса представляют со­бой смещение, а первые (v-k) - номер страницы. Начальный адрес страницы можно получить, приписав к номеру k нулей.

Например, при объеме памяти в 4 Гб = 2³² и объеме страницы в 4 Кб = 2¹² число страниц будет равно 2^32-12, двоичный номер каждой страницы представляется пер­выми 20 разрядами, а смещение - последними 12 разрядами.

Пусть адрес равен 12 F1 A0 01₁₆. Определим номер его страницы и смещение:

12 F1 A0 01₁₆ = 0001 0010 1111 0001 1010 0000 0000 0001₂.

16 2

2) Последовательность адресов внутри виртуальной страницы отображается без изменения, т. е. смещения в виртуальном и физическом адресах равны: sv = sf.

Схема преобразования виртуального адреса в физический приведена на рис. 3.4.

Рисунок 3.4 - Схема преобразования виртуального адреса в физический при страничной организации

Помимо введенных выше, использованы следующие обозначения:

a - адрес нужного дескриптора в таблице страниц,

AT - начальный адрес таблицы страниц выполняющегося процесса,

L - длина отдельной записи в таблице страниц (системная константа). Тогда a = AT + (p х L).

На уровне аппаратных схем процессора выполняется следующее:

·Из специального регистра извлекается адрес таблицы страниц.

· На основании этого адреса, номера виртуальной страницы и длины записи таб­лицы страниц определяется адрес нужного дескриптора.

·Из этого дескриптора извлекается номер соответствующей физической страницы.

· К полученному номеру присоединяется (простым приписыванием, конкатена­цией) смещение.