Концепция страничной организации памяти. Взаимодействие виртуальной памяти с кэш-памятью

Концепция:

- программа и виртуальное адресное пространство разбиваются на части (блоки) равной длины – страницы, которые не перекрывают друг друга;

- физическое пространство разбивается на блоки размером в страницу(страничный кадр, фрейм). Размер страницы – 4-8-Кб – кратен размеру сектора магнитного диска.

- страницам виртуальной памяти и фреймам ОП присваиваются номера.

Виртуальное пространство описывается страничной таблицей (СТ) и картой диска.

СТ определяет, какие виртуальные страницы находятся в ОП и в каких физических фреймах. Количество записей равно количеству виртуальных страниц.

Карта диска определяет, в каких секторах хранятся виртуальные страницы на диске.

СТ хранит соответствие между номера виртуальной страницы номеру физической страницы. Каждая строка содержит четыре признака: V – valid, R – признак использования (для алгоритм замещения), M – modified, A – access.

Взаимодействие виртуальной памяти и КЭШа:

Преобразование виртуального адреса в физический производится обращением к СТ, которая может располагаться:

- в кэше TLB (Translation Lookup Table);

= при попадании – формируется физический адрес;

= при промахе – обращение к СТ;

- на диске.

TLB – хранение части СТ в дополнительной кэш-памяти.

71. Варианты реализации страничной таблицы. TLB.

СТ может быть реализована:

- в специальных выделенных регистрах – высокое быстродействие; неприменимо при большом объеме СТ;

- в выделенной области ОП – увеличивается время доступа.

Сокращение времени доступа может быть достигнуто с помощью использования дополнительной кэш-памяти TLB (Translation Lookup Table), структура которой совпадает со структурой СТ. В TLB хранятся информация только о тех парах физический адрес - виртуальный адрес, которые недавно использовались. Чаще всего используется алгоритм замещения LRU.

TLB обычно реализуется в виде кэш-памяти:

- полностью ассоциативная (реже – множественно-ассоциативная);

- высокая степень ассоциативности;

- время доступа сопоставимо с L1-кэш.