实存储页表英文解释翻译、实存储页表的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【计】 real storage page table
分词翻译:
实的英语翻译:
fact; fruit; seed; solid; true
存储的英语翻译:
memory; storage
【计】 MU; storager
【经】 storage; store
页表的英语翻译:
【电】 page table
专业解析
实存储页表(Real Storage Page Table),在计算机体系结构及操作系统领域,是分页式内存管理机制中的核心数据结构。它记录了虚拟地址空间中的逻辑页(Page)与物理内存(主存)中的物理页框(Page Frame)之间的映射关系。
以下是其详细解释:
1. 核心功能:地址转换
- 目的: 实现虚拟内存(Virtual Memory)功能。程序使用虚拟地址(Virtual Address)进行访问,这些地址需要被转换为实际的物理地址(Physical Address)才能访问主存中的数据或指令。
- 机制: 实存储页表存储着每个有效虚拟页号(Virtual Page Number, VPN)到物理页框号(Physical Frame Number, PFN)的映射条目(Page Table Entry, PTE)。当CPU发出一个虚拟地址时,内存管理单元(MMU)会:
- 提取虚拟地址中的页号(VPN)。
- 以该VPN作为索引,查询实存储页表。
- 从对应的PTE中获取物理页框号(PFN)。
- 将虚拟地址中的页内偏移(Offset)直接附加到PFN上,形成最终的物理地址。
- 公式表示:
$$
text{Physical Address} = (text{PFN} times text{Page Size}) + text{Offset}
$$
其中 Offset 直接来自虚拟地址。
2. 页表项(PTE)的组成
每个页表项通常包含以下关键信息:
- 物理页框号(PFN): 指明该虚拟页当前映射到哪个物理内存页框(如果该页已装入内存)。
- 有效位/存在位(Valid/Present Bit): 标志该虚拟页当前是否已装入物理内存(有效)或仍在磁盘上(无效/缺页)。
- 访问位(Accessed Bit): 标志该页最近是否被读取或写入过,用于页面置换算法(如LRU)。
- 修改位(Dirty Bit): 标志该页装入内存后是否被修改过。若被修改过,在页面被换出时需要写回磁盘。
- 保护位(Protection Bits): 指明该页的访问权限(如只读、可读可写、可执行等)。
- 其他位: 可能包含用于缓存策略、全局页等功能的位。
3. 性能考量与TLB
- 性能瓶颈: 每次内存访问理论上都需要查询页表(位于内存中),这会导致每次访问实际需要两次内存操作(查页表 + 实际访问),性能下降严重。
- 解决方案: 引入转换后备缓冲器(Translation Lookaside Buffer, TLB)。TLB是位于MMU内部的一个高速缓存,存储最近使用过的虚拟页到物理页框的映射。当CPU发出虚拟地址时,MMU首先在TLB中查找匹配项(TLB命中),若命中则直接获得PFN,无需访问内存中的页表;若不命中(TLB未命中),才需要访问内存中的实存储页表,并将找到的映射加载到TLB中。
4. 实际应用与变体
实存储页表是分页机制的基础实现。现代操作系统为了管理大地址空间和优化性能,采用了更复杂的页表结构:
- 多级页表(Hierarchical Page Table): 如x86架构的两级页表(页目录 + 页表)、四级页表等,解决大虚拟地址空间导致单级页表过大的问题。
- 反向页表(Inverted Page Table): 条目按物理页框组织,节省空间但查找效率较低。
- 哈希页表(Hashed Page Table): 使用哈希表加速查找。
权威参考来源:
- 《计算机组成与设计:硬件/软件接口》 (David A. Patterson, John L. Hennessy) - 经典教材,详细阐述虚拟内存、页表、TLB原理。
- 《现代操作系统》 (Andrew S. Tanenbaum) - 操作系统权威著作,深入讲解分页机制及页表管理。
- Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer Manuals, Volume 3A - Intel官方文档,详述x86架构(包括保护模式、长模式)下的分页机制、页表格式(如PDE, PTE结构)。 (可在Intel官网获取)
- ARM Architecture Reference Manual - ARM官方文档,详述ARM架构(如AArch64)下的内存管理单元(MMU)和页表格式。 (可在ARM官网获取)
- 麻省理工学院(MIT)课程“6.828: Operating System Engineering” - 其课程资料(如xv6文档)提供了操作系统内核如何实现页表管理的实例解析。
网络扩展解释
实存储页表(Real Storage Page Table)是计算机内存管理中的一个核心概念,主要用于直接管理物理内存的分页映射。以下是详细解释:
1.基本定义
实存储页表是操作系统用于记录物理内存页与逻辑地址映射关系的数据结构。它直接关联物理存储(即实存储),每个页表项(Page Table Entry)存储了逻辑页号对应的物理块地址及管理属性(如存在位、访问权限等)。
2.核心作用
- 地址转换:将进程的逻辑地址转换为物理地址,通过页表项中的物理块号(PFN)实现。
- 内存隔离:确保不同进程访问独立的物理内存区域,避免冲突。
- 物理资源管理:跟踪物理内存页的分配状态,优化内存使用效率。
3.与虚拟内存页表的区别
- 实存储页表:直接映射物理内存,通常用于早期或简单系统(如无虚拟内存机制的系统),管理实际存在的物理页。
- 虚拟内存页表:支持虚拟地址到物理地址的间接映射,可能涉及多级页表和磁盘交换(如分页文件)。
4.技术实现
- 单级页表结构:早期系统采用单层页表,逻辑地址高位索引页表项,低位表示页内偏移。例如,32位系统中,高20位索引页表项,低12位为偏移量,页大小为4KB。
- 页表项内容:包含物理页基地址(如20位)和属性位(如存在位、读写权限等),总长度通常为32位或64位。
5.典型应用场景
- 嵌入式系统:资源有限,直接管理物理内存更高效。
- 实时操作系统:避免虚拟内存引入的延迟,确保确定性响应。
实存储页表是物理内存分页管理的核心工具,直接关联逻辑地址与物理地址,适用于需要高效、直接内存访问的场景。随着虚拟内存技术的发展,现代系统更多采用多级页表,但实存储页表仍是理解内存管理的基础。
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