存储器-页式存储

页式存储系统：一个程序（进程）在逻辑上被分为若干个大小相等的“页面”，“页面”大小和“块”的大小相同。每个页面可以离散地放入不同的主存块中。

 虚拟地址VS实地址

逻辑地址（虚地址）：程序员视角看到的地址。

物理地址（实地址）：实际在主存中的地址。

 程序员视角：整个程序共4KB=B，地址范围：000000000000~111111111111

假设变量x的逻辑地址：001000000011

假设变量y的逻辑地址：110000001010

取变量x至ACC寄存器：

机器指令：000001001000000011(操作码+地址码)（使用逻辑地址）

如何判断变量x和y属于哪个分页：

可以将逻辑地址分为两部分（一部分是逻辑页号，一部分是页内地址）

在这个例子中，由于分为4个页，所以只需要取前两位作为逻辑页号，剩余10位作为页内地址

 主存的物理地址共22位分为（主存块号12位，块内地址10位）

由第一张图的存储情况可知，变量x的物理地址：0000000000101000000011

                                              变量y的物理地址： 11111111111110000001010

页表：逻辑页号-主存块号

操作系统会创建一个页面（一个数据结构）在主存中。页表的作用：记录了每个逻辑页面存放在哪个主存块中

页表中的每一项记录着一对逻辑页号和主存块号的相对位置

 

 

 CPU执行的机器指令中，使用的是“逻辑地址”，因此需要通过“页表”将逻辑地址转为物理地址 

地址变换过程

第一步：先将逻辑地址拆分为逻辑页号和页内地址，页内地址

第二步：CPU中的页表基址寄存器会指明了页表在主存中的存放地址，比如该页表是从主存号1058开始存储的，如果每一行的页表项占4B，那么就意味着从1058号开始往后取4B数据就是第一个页表项，依次。

第三步：查询页表，根据页表基地址和逻辑页号找到逻辑页面存放的主存块号。

第四步：用主存块号凭借页内地址得到最终的物理地址

第五步：根据物理地址访存主存和Cache

 

 由于程序具有局部性，近期访问过的页表项可能会被再次访问，那么就可以将近期访问过的页表项放入更高速的存储器，可加快地址变换的速度，基于这个思想引入下面的地址变换过程（增加TLB）

地址变换过程（增加TLB）

快表（TLB）：类似于Cache的一个硬件结构，查找速度非常快

注意区别：

1. 作用不同：快表的作用是为了加快辅存向主存的地址映射速度，Cache作用是用于解决CPU与主存速度不匹配问题。
2. 存储的内容不同：快表中存储的是页表项的副本，Cache中存储的是主存块中的副本
3. 电路设计不同：快表是一种“相联存储器”，可以按内容寻访，Cache需要按物理地址寻访 

逻辑地址=逻辑页号+页内地址（虚地址=虚页号+页内地址）

物理地址=主存块号+页内地址（实地址=实页号+页内地址）