操作系统具有快表的地址变换机构

局部性原理

如下所示代码&＃xff0c;其中i&＃xff0c;while代码段&＃xff0c;他们很可能会被放到内存块的10、23号内存块中&＃xff0c;如图2所示
我们不妨假设10号存放的就是while指令&＃xff0c;而23号内存块存放的是变量i

时间局部性

如果执行的某条指令会在不久后被再执行&＃xff0c;例如上文中的while()判断&＃xff0c;我们就称时间局部性。

空间局部性

而空间局部性也很好理解&＃xff0c;我们执行完某条指令后&＃xff0c;不久之后&＃xff0c;其附近的指令也可能被执行的话&＃xff0c;我们就称为空间局部性。

什么是快表

快表又被称为联想寄存器&＃xff0c;是一种访问速度比内存快很多的高速缓冲存储器&＃xff0c;用于存放之前访问过的页表项。与之对应&＃xff0c;我们访问在内存中查找指令页表项信息的页表就称之为慢表。

引入块表后&＃xff0c;地址的变换过程

如下图所示&＃xff0c;假如我们进程有三条指令&＃xff0c;他们都在页号0所对应的内存块中&＃xff0c;页内偏移量分别是0、4、8。按顺序执行时&＃xff0c;他们会执行如下几个过程&＃xff1a;

1. 首先执行指令1&＃xff0c;我们会看到他页号为0&＃xff0c;首先和页表寄存器比较一下这这个页号是否超过页表长度&＃xff0c;没有超说明合法
2. 然后查看这个页号在快表中是否存在&＃xff0c;若不存在则去内存中查找
3. 通过页表起始地址&＃43;页号*页面长度&＃43;便宜量算得物理地址并执行相应指令&＃xff0c;然后会将这个页号以及对应的块号地址存入快表中
4. 由于后续第2条指令、第3条指令都是页号0中&＃xff0c;可通过快表直接得到对应内存块的物理地址&＃xff0c;配合偏移量即可直接找到这条指令的实际物理地址

小结

用一道问题来小结一下快表地址变换机构

假如某系统基本分页存储管理采用快表的地址变换机构&＃xff0c;访问快表耗时1us&＃xff0c;慢表100us。假如快表命中率为90%&＃xff0c;那么他们访问物理地址平均耗时是多少呢&＃xff1f;

解答

很简单&＃xff0c;由题目可知采用的是快表地址变换机构且快表命中率90%&＃xff0c;那么快表耗时就是
(1&＃43;100)*0.9&＃61;&＃61;&＃61;>1us快表查询&＃43;100us到物理地址捞指令到cpu执行, * 90的概率
(1&＃43;100&＃43;100)*0.1&＃61;&＃61;>(即一次快表查询没找到 然后去内存找地址100us&＃xff0c;再到物理地址中捞指令到cpu执行100us)

把上述相加得到111us,即访问物理地址的平均耗时。