Paging ist ein Speicherverwaltungsschema, das die Notwendigkeit eines Speicherverwaltungssystems überflüssig macht zusammenhängende Zuordnung des physischen Gedächtnisses. Der Vorgang des Abrufens von Prozessen in Form von Seiten aus dem Sekundärspeicher in den Hauptspeicher wird als Paging bezeichnet. Der Hauptzweck des Paging besteht darin, jede Prozedur in Seiten zu unterteilen. Darüber hinaus werden Frames zur Aufteilung des Hauptspeichers verwendet. Dieses Schema ermöglicht, dass der physische Adressraum eines Prozesses nicht zusammenhängend ist.

Beim Paging wird der physische Speicher in Blöcke fester Größe, sogenannte Seitenrahmen, unterteilt, die dieselbe Größe haben wie die vom Prozess verwendeten Seiten. Der logische Adressraum des Prozesses ist außerdem in Blöcke fester Größe, sogenannte Seiten, unterteilt, die dieselbe Größe wie die Seitenrahmen haben. Wenn ein Prozess Speicher anfordert, weist das Betriebssystem dem Prozess einen oder mehrere Seitenrahmen zu und ordnet die logischen Seiten des Prozesses den physischen Seitenrahmen zu.

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Die Zuordnung zwischen logischen Seiten und physischen Seitenrahmen wird durch die Seitentabelle verwaltet, die von der Speicherverwaltungseinheit verwendet wird, um logische Adressen in physische Adressen zu übersetzen. Die Seitentabelle ordnet jede logische Seitennummer einer physischen Seitenrahmennummer zu.

Terminologien im Zusammenhang mit der Speicherkontrolle

• Logische Adresse oder virtuelle Adresse: Hierbei handelt es sich um einen Deal, der von der CPU generiert und von einem System verwendet wird, um Zugriff auf den Speicher zu erhalten. Es wird als logischer oder digitaler Deal bezeichnet, da es sich nicht immer um einen physischen Ort im Speicher handelt, sondern um eine Möglichkeit für eine Verbindung mit einem Ort innerhalb der logischen Adressposition des Geräts.
• Logischer Adressraum oder virtueller Adressraum: Dies ist die Menge aller logischen Adressen, die über ein Softwareprogramm generiert werden. Es wird normalerweise in Phrasen oder Bytes dargestellt und in einem Paging-Schema in Seiten mit normaler Dauer aufgeteilt.
• Physikalische Adresse: Dies ist ein Cope, der einem körperlichen Ort in der Erinnerung entspricht. Dabei handelt es sich um die eigentliche Datei, die auf dem Speichergerät verfügbar ist und vom Speichercontroller verwendet wird, um Zugriff auf den Speicher zu erhalten.
• Physischer Adressraum: Dies ist die Menge aller physischen Adressen, die den logischen Adressen im logischen Adressbereich des Pfads entsprechen. Es wird normalerweise in Worten oder Bytes dargestellt und in einem Paging-Schema in Frames fester Größe aufgeteilt.

Bei einem Paging-Schema wird die logische Region mit der Region in Seiten mit gleichbleibender Dauer aufgeteilt, und jede Seite wird einer entsprechenden Stelle innerhalb der physischen Region mit der Region zugeordnet. Das Lauftool führt für jede Methode eine Web-Seitentabelle, die die logischen Adressen des Systems den entsprechenden physischen Adressen zuordnet. Wenn eine Methode auf den Speicher zugreift, generiert die CPU eine logische Adresse, die mithilfe der Netzseitentabelle in eine physische Adresse übersetzt wird. Der Speichercontroller nutzt dann den physischen Griff, um Zugriff auf den Speicher zu erhalten.

Wichtige Funktionen von Paging in der PC-Speicherverwaltung

• Zuordnung von logischer zu physischer Adresse: Beim Paging wird der logische Adressbereich einer Technik in Seiten konstanter Größe unterteilt, und jede Seite wird einem entsprechenden physischen Körper im Hauptspeicher zugeordnet. Dadurch kann das Arbeitsgerät den Speicher flexibler verwalten, da es Frames nach Bedarf zuweisen und freigeben kann.
• Feste Webseiten- und Framelänge: Beim Paging wird eine festgelegte Seitenlänge verwendet, die normalerweise der Größe eines Frames im Hauptspeicher entspricht. Dies vereinfacht die Speichersteuerungstechnik und verbessert die Geräteleistung.
• Seiteneinträge: Jede Seite innerhalb des logischen Adressbereichs einer Methode wird durch a dargestellt Seitentabelleneintrag (PTE) , das Informationen über den entsprechenden Körper im vorherrschenden Gedächtnis enthält. Dazu gehören der Frame-Bereich sowie andere Bearbeitungsbits, die von der Maschine zum Verwalten des Speichers verwendet werden können.
• Eine Reihe von Seiteneinträgen: Der Umfang der Seiteneinträge im Seitenschreibtisch eines Typs ist identisch mit der Vielzahl der Seiten im logischen Eintrag im Bereich der Technik.
• Seitentabelle im wichtigen Speicher gespeichert: Der Seitenaufruf für jedes System wird in der Regel in einem wichtigen Speicher gespeichert, um einen grünen Zugriff und Zugriff über das Betriebssystem zu ermöglichen. Dies kann jedoch zu zusätzlichem Overhead führen, da die Webseitentabelle jedes Mal aktualisiert werden muss, wenn ein System in den Hauptspeicher oder aus dem Hauptspeicher ausgelagert wird.

Beispiel:

• Wenn die logische Adresse = 31 Bit ist, ist der logische Adressraum = 2³¹Wörter = 2 G Wörter (1 G = 2³⁰)
• Wenn logischer Adressraum = 128 M Wörter = 2⁷* 2^zwanzigWörter, dann Logische Adresse = log₂2²⁷= 27 Bit
• Wenn die physische Adresse = 22 Bit ist, ist der physische Adressraum = 2²²Wörter = 4 M Wörter (1 M = 2^zwanzig)
• Wenn physischer Adressraum = 16 M Wörter = 2⁴* 2^zwanzigWörter, dann physikalische Adresse = log₂2²⁴= 24 Bit

Die Zuordnung von der virtuellen zur physischen Adresse erfolgt durch Speicherverwaltungseinheit (MMU) Dabei handelt es sich um ein Hardwaregerät. Diese Zuordnung wird als Paging-Technik bezeichnet.

• Der physische Adressraum ist konzeptionell in eine Reihe von Blöcken fester Größe unterteilt Rahmen .
• Der logische Adressraum ist ebenfalls in Blöcke fester Größe unterteilt, die sogenannten Seiten .
• Seitengröße = Rahmengröße

Betrachten wir ein Beispiel:

• Physische Adresse = 12 Bit, dann physischer Adressraum = 4 K Wörter
• Logische Adresse = 13 Bits, dann logischer Adressraum = 8 K Wörter
• Seitengröße = Rahmengröße = 1.000 Wörter (Annahme)

Paging

Die von der CPU generierte Adresse ist unterteilt in

• Seitenzahl(p): Anzahl der Bits, die zur Darstellung der Seiten erforderlich sind Logischer Adressraum oder Seitenzahl
• Seitenversatz (d): Anzahl der Bits, die erforderlich sind, um ein bestimmtes Wort auf einer Seite darzustellen, oder Seitengröße des logischen Adressraums oder Wortnummer einer Seite oder Seitenoffset.

Die physische Adresse ist unterteilt in

Bei einem Paging-Schema wird die physische Adresse des Bereichs in Rahmen fester Länge unterteilt, von denen jeder einige Bytes oder Wörter enthält. Wenn eine Methode ausgeführt wird, wird ihr logischer Adressraum in Seiten konstanter Größe aufgeteilt, die entsprechenden Frames innerhalb des physischen Adressraums zugeordnet werden können.

Um eine physische Adresse in diesem Schema darzustellen, werden üblicherweise Teile verwendet:

Rahmensortiment: Dabei handelt es sich um die Größe des Frames innerhalb des physischen Bereichs mit dem Bereich, der das angesprochene Byte oder die zu adressierende Phrase enthält. Die große Vielfalt an Bits, die zur Darstellung des Körperbereichs erforderlich sind, hängt vom Maßstab der physischen Bewältigung des Bereichs und der Größe jedes Frames ab. Zum Beispiel, wenn der physische Bereich 2^20 Frames enthält und jeder Frame vorhanden ist 4 KB (2^12 Byte) in der Größe, dann könnte der Rahmenbereich 20-12 = 8 Bits erfordern.

Rahmenversatz: Dabei handelt es sich um die große Vielfalt des Bytes oder Wortes innerhalb des Körpers, das angesprochen wird. Die Anzahl der Bits, die zur Darstellung des Frame-Offsets erforderlich sind, hängt von der Größe jedes Frames ab. Wenn beispielsweise jeder 4 KB groß ist, könnte der Frame-Offset 12 Bit erfordern. Eine physische Adresse in diesem Schema kann also wie folgt dargestellt werden:

Physikalische Adresse = (Frame-Nummer << Anzahl der Bits im Frame-Offset) + Frame-Offset , wobei << eine bitweise Linksverschiebung darstellt.

• Der TLB ist ein assoziativer Hochgeschwindigkeitsspeicher.
• Jeder Eintrag im TLB besteht aus zwei Teilen: einem Tag und einem Wert.
• Wenn dieser Speicher verwendet wird, wird ein Artikel gleichzeitig mit allen Tags verglichen. Wenn das Element gefunden wird, wird der entsprechende Wert zurückgegeben.

Paging ist eine Speicherverwaltungstechnik, die in Betriebssystemen verwendet wird, um Speicher zu verwalten und Prozessen Speicher zuzuweisen. Beim Paging wird der Speicher in Blöcke fester Größe, sogenannte Seiten, unterteilt, und den Prozessen wird Speicher anhand dieser Seiten zugewiesen. Jede Seite hat die gleiche Größe und die Größe ist normalerweise eine Zweierpotenz, z. B. 4 KB oder 8 KB.

Wichtige Punkte zum Paging in Betriebssystemen

• Reduziert die interne Fragmentierung: Paging erleichtert die Reduzierung interne Fragmentierung durch die Zuweisung von Speicher in Blöcken (Seiten) fester Größe, die normalerweise viel kleiner sein können als die Größe der Datensegmente des Prozesses. Dies ermöglicht eine effizientere Nutzung des Speichers, da in jedem Block weniger ungenutzte Bytes vorhanden sind.
• Ermöglicht die Zuteilung von Erinnerungen auf Abruf für: Durch Paging kann Speicher bei Bedarf zugewiesen werden. Dies bedeutet, dass der Speicher am effektivsten dann zugewiesen wird, wenn er am dringendsten benötigt wird. Dies ermöglicht eine effizientere Nutzung des Speichers, da nur die Seiten im physischen Speicher zugewiesen werden müssen, die tatsächlich auf die Art und Weise verwendet werden.
• Schutz und gemeinsame Nutzung des Speichers: Paging ermöglicht den Schutz und die gemeinsame Nutzung von Erinnerungen zwischen Methoden, da jede Prozedur über eine eigene Seitentabelle verfügt, die ihren logischen Adressbereich ihrem physischen Adressraum zuordnet. Dies ermöglicht die Proportionierung von Fakten und verhindert gleichzeitig den unbefugten Zugriff auf das Gedächtnis anderer.
• Externe Fragmentierung: Paging kann zu einer externen Fragmentierung führen, wobei der Speicher in kleine, nicht zusammenhängende Blöcke fragmentiert wird. Dies kann es schwierig machen, einer Methode große Erinnerungsblöcke zuzuordnen, da möglicherweise nicht genug vorhanden sind zusammenhängender freier Speicher Übers Ohr gehauen werden.
• Gemeinkosten: Durch die Erneuerung der Webseitentabelle und die Übersetzung logischer Adressen in physische Adressen ist Paging mit Mehraufwand verbunden. Das Arbeitsgerät muss die Seitentabelle für jede Art verwalten und jedes Mal, wenn eine Prozedur auf den Speicher zugreift, eine Transaktionsübersetzung durchführen, was die Maschine verlangsamen kann.

FAQs zum Paging

1. Welchen Nutzen hat Paging in einem Betriebssystem?

Antwort:

Paging ist eine Speicherverwaltungstechnik, die zum Abrufen von Prozessen vom Sekundärspeicher in den Hauptspeicher verwendet wird.

2. Was ist der grundlegende Vorteil von Paging?

Antwort:

Der grundlegende Vorteil von Paging besteht darin, dass es die externe Fragmentierung reduziert, die interne Fragmentierung jedoch nicht reduzieren kann.

jvm

3. Welche Wirkung hat Paging?

Antwort:

Paging trägt dazu bei, die Leistung des Systems zu verbessern, indem es die Auslastung des Speichers verbessert und auf den dort verfügbaren verfügbaren Speicher zugreift.