Chapter 9 Main Memory

Background

基礎硬體

• 架構

  

• 每次的記憶體存取

  

Address binding

• 地址綁定

  
  
  
  
  

• 使用者程式的不同階段

  
  

  • 多數作業系統使用 執行時綁定

物理 跟 邏輯位址的差異

• 比較

  
  
  
  
  
  

• 不同時期的差異

  
  
  
  
  

Memory-Management Unit (MMU)

• 硬體

  
  

• 動態分配得過程圖

  

• 動態加載

  
  

• 動態連接

  
  
  

  • 需要支援

    
    

Swapping

• 換頁

  
  
  

• 換頁限制 time cost

  
  
  

Contiguous Memory Allocation

• 記憶體分配

  
  

• 連續的分配

  
  

  • 圖

    

• 例子

  
  

找洞策略

• 三種方式

  
  
  

• 碎片化 (Fragmentation)

  
  
  
  
  

Paging

• 分頁 (Paging)

  
  
  

• paging model

  

硬體實現

• Example
  • 4 byte page

    

如何決定page size

• size

  
  

分配frame 給process

分頁的功能與特點

實現頁表 (Implementation of Page Table)

TLB (轉譯後備緩存)

• 硬體架構圖

  

TLB 未命中 (TLB Miss)

TLB 和上下文切換

有效訪問時間 (EAT) 解釋

記憶體保護

• 有效存取 圖

  

PTE中的有效/無效位

共享程式碼頁面

Structure of the Page Table

Hierarchical Page Tables

• 圖

  
  

• 但會增加記憶體存取的次數

  

• Example

  

• 64位系統

  
  
  
  
  

Hashed Page Tables

• 圖

  

Inverted Page Table

• 結構圖

  

• 問題

  
  
  
  
  

Segmentation

使用者視角

Segmentation 的定義與過程

邏輯視角

Segmentation Hardware 的組成與運作

• 例子

  

• 優勢

  

• 挑戰

  

硬體設計

• 總結

  

• Example

  

Examples: Intel and ARM Architectures

• 連接

  
  
  

PAE

Intel x86

ARM