Сторінкова віртуальна пам'ять

Як і у разі простої сторінкової організації, сторінкова віртуальна пам'ять і фізична пам'ять представляються такими, що складаються з наборів блоків або сторінок однакового розміру. Віртуальні адреси діляться на сторінки (page), відповідні одиниці у фізичній пам'яті утворюють сторінкові кадри (page frames), а в цілому система підтримки сторінкової віртуальної пам'яті називається пейджингом (paging). Передача інформації між пам'яттю і диском завжди здійснюється цілими сторінками.

Після розбиття менеджером пам'яті віртуального адресного простору на сторінки віртуальна адреса перетвориться у впорядковану пару (p,d), де p – номер сторінки у віртуальній пам'яті, а d – зсув в рамках сторінки p, усередині якої розміщується елемент, що адресується. Процес може виконуватися, якщо його поточна сторінка знаходиться в оперативній пам'яті. Якщо поточної сторінки в головній пам'яті немає, вона має бути переписана (підкачана) із зовнішньої пам'яті. Сторінку, що поступила, можна помістити в будь-який вільний сторінковий кадр.

Оскільки число віртуальних сторінок велике, таблиця сторінок набирає специфічного вигляду (див. розділ «Структура таблиці сторінок»), структура записів стає складнішою, серед атрибутів сторінки з'являються біти присутності, модифікації і інші керівники биті.

За відсутності сторінки в пам'яті в процесі виконання команди виникає виняткова ситуація, звана сторінкове порушення (page fault) або сторінкова відмова. Обробка сторінкового порушення полягає в тому, що виконання команди уривається, сторінка, що зажадалася, підкачується з конкретного місця вторинної пам'яті у вільний сторінковий кадр фізичної пам'яті і спроба виконання команди повторюється. За відсутності вільних сторінкових кадрів на диск вивантажується рідко використовувана сторінка. Проблеми заміщення сторінок і обробки сторінкових порушень розглядаються в наступній лекції.

Для управління фізичною пам'яттю ОС підтримує структуру таблиці кадрів. Вона має один запис на кожен фізичний кадр, що показує його стан.

У більшості сучасних комп'ютерів із сторінковою організацією в основній пам'яті зберігається лише частина таблиці сторінок, а швидкість доступу до елементів таблиці поточної віртуальної пам'яті досягається, як буде показано нижче, за рахунок використання надшвидкодіючої пам'яті, розміщеної в кеші процесора.