虛擬頁式存儲算法（頁式虛擬存儲練習）

2023-04-14 13:44:56

頁表信息字

A.實頁號

B.裝入位(有效位)P

C.修改位

D.替換控制位:反映該頁在主存中的活躍程度

E.其它:訪問權限控制等.

把頁表中最活躍部分放在高速存儲器中,組成一快表(用硬體),以減少開銷.

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例： 一個存儲系統有32位程序地址空間，頁面容量為1KB，主存的容量為8MB，問： (1) 頁表將有多少行？ (2) 頁表的每一行有多少位？頁表的容量有多少字節？

解：

(1) 頁表的長度為222 =4M行

(2) 主存的容量為8MB=223B

主存中頁框架的數量有223 / 210 = 213個。頁表中主存頁號欄位是13位長，加上其它信息將超過16位。

設頁表的每一項至少為16位（每個頁表項2位元組） ， 則頁表的容量為4M×2 = 8MB。

例： 一個虛擬存儲器有8個頁面，頁面大小為1024字，內存有4個頁面框架。頁表的內容為： 虛頁號 實頁號 0 3 1 1 2 - 3 - 4 2 5 - 6 0 7 - 對應於虛擬地址4098的主存地址是什麼？

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解：4098÷1024 = 4......2，所以虛頁號為4，頁內地址為2。從表中查得實頁號為2，實際地址為2×1024 2 = 2050。

思考：某計算機的頁式虛存管理中採用長度為32字的頁面。頁表內容如下表所示，求當CPU程序按下列2進位虛擬字地址訪存時產生的實際字地址。 (1) 00001101 (2) 10000000 (3) 00101000

答：頁面長度為32字，則頁內地址5位，8位地址碼中的高3位為虛頁號，從表中查出2位實頁號，與頁內地址合併構成7位實際物理內存的地址。 (1) 虛頁號為000，查得實頁號01，與頁內地址01101合併，得0101101。 (2) 虛頁號為100，查得實頁號10，與頁內地址00000合併，得1000000。 (3) 虛頁號為001，查得該頁未裝入內存，沒有相應的內存地址。

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CISC：複雜指令系統計算機

RISC：精簡指令系統計算機

指令字長度指一個指令字中包含二進位代碼的位數

機器字長是指計算機能處理的二進位數據的位數

機器字長通常與主存單元的位數一致

例1 設某臺計算機有100條指令， (1) 採用固定長度操作碼編碼，試設計其操作碼的編碼。 (2) 假如這100條指令中有10條指令的使用概率達到90%，其餘90條指令的使用概率為10%。試採用不等長編碼設計操作碼。

解：

(1) 採用固定長度操作碼編碼時，需要7位操作碼。取其中的100個代碼作為指令操作碼，可以用0000000到1100011之間的代碼代表100條指令，即

0000000 指令0的操作碼

0000001 指令1的操作碼

…

1100011 指令99的操作碼

剩下從1100100到1111111共28個代碼可用於增加新指令，每條指令的操作碼的長度都是7。

(2) 用4位代碼對10條常用指令進行編碼，用8位代碼對90條不常用代碼進行編碼，即

0000 指令0的操作碼

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0001 指令1的操作碼

…

1000 指令8的操作碼

1001 指令9的操作碼

10100000 指令10的操作碼

10100001 指令11的操作碼

…

11111001 指令99的操作碼

指令操作碼的平均長度為

4×90% 8×10% = 4.4位。

例2 若某計算機要求有如下形式的指令：三地址指令12條，二地址指令60條，零地址指令16條(不要求有單地址指令)。設指令字長為16位，每個地址碼長為4位，試用擴展操作碼為其編碼。

解：三個地址碼欄位佔12位。剩下4位作為操作碼，12條指令的操作碼分別為0000、0001、0010、…、1011。

n 在雙地址指令中，操作碼擴展到8位。取其中6位，可以有64個編碼，取60個，即1100 0000～1111 1011。

n 零地址指令中，全部16位指令代碼都是操作碼，取其前16個編碼，即1111 1100 0000 0000～1111 1100 0000 1111。