2.4 分页机制

 页机制在段机制之后进行,以完成线性物理地址的转换过程。段机制把逻辑地址转换为线性地址,分页机制进一步把该线性地址再转换为物理地址。

文本框: 图 2-20 分页机制把线性地址转换位物理地址页机制CR0中的PG位启用。如PG=1,启用分页机制,并使用本节要描述的机制,把线性地址转换为物理地址。如PG=0,禁用分页机制,直接把段机制产生的线性地址当作物理地址使用。分页机制管理的对象是固定大小的存储块,称之为(page)。分页机制把整个线性地址空间及整个物理地址空间都看成由页组成,在线性地址空间中的任何一页,可以映射为物理地址空间中的任何一页(我们把物理空间中的一页叫做一个页面或页框(page frame))。图 2-20示出分页机制如何把线性地址空间及物理地址空间划分为页,以及如何在这两个地址空间进行映射。图2.10的左边是线性地址空间,并将其视为一个具有一页大小的固定块的序列。图2.20的右边是物理地址空间,也将其视为一个页面的序列。图中,用箭头把线性地址空间中的页,与对应的物理地址空间中的页面联系起来。在这里,线性地址空间中的页,与物理地址空间中的页面是随意地对应起来。

80386使用4K字节大小的页。每一页都有4K字节长,并在4K字节的边界上对齐,即每一页的起始地址都能被4K整除。因此,803864G字节的线性地址空间,划分为1G页面,每页有4K字节大小。分页机制通过把线性地址空间中的页,重新定位到物理地址空间来进行管理,因为每个页面的整个4K字节作为一个单位进行映射,并且每个页面都对齐4K字节的边界,因此,线性地址的低12位经过分页机制直接地作为物理地址的低12位使用。

线性物理地址的转换,可将其意义扩展为允许将一个线性地址标记为无效,而不是实际地产生一个物理地址。有两种情况可能使页被标记为无效:其一是线性地址是操作系统不支持的地址;其二是在虚拟存储器系统中,线性地址对应的页存储在磁盘上,而不是存储在物理存储器中。在前一种情况下,程序因产生了无效地址而必须被终止。对于后一种情况,该无效的地址实际上是请求操作系统的虚拟存储管理系统,把存放在磁盘上的页传送到物理存储器中,使该页能被程序所访问。由于无效页通常是与虚拟存储系统相联系的,这样的无效页通常称为未驻留页,并且用页表属性位中叫做存在位的属性位进行标识。未驻留页是程序可访问的页,但它不在主存储器中。对这样的页进行访问,形式上是发生异常,实际上是通过异常进行缺页处理。