Ch18 Paging

這一章是《Operating Systems: Three Easy Pieces》的第 18 章，主題是 Paging: Introduction（分頁：簡介），目的是介紹一種在現代作業系統中非常常見的 記憶體虛擬化方法。

Intro

• 早期使用 segmentation 把記憶體切成不同大小的 segment，容易產生 external fragmentation
• Paging：把記憶體切成固定大小的區塊
  • Virtual memory -> pages
  • Physical memory -> frames
• 好處：
  • 防止 internal/external fragmentation
  • 讓 process 可以更靈活運用記憶體空間
    

Address translation

• 把 virtual address 拆成
  • VPN：Virtual page 的編號
  • Offset：在 page 中的第幾個 byte
    
• 利用 Page table 找出與 VPN 對應的 PFN
• 用 PFN + offset 找出 physical address
  

找到 PTE 在哪

• PTE（Page table entry）：
  • Page table 中用來記錄 VPN -> PFN 關係的表格
  • the number of PTE = the number of virtual page
• PTBR(Page Table Base Register)：
  • Page table 的 base
• 找出 PTE 的公式
  • $\mathrm{target}\mathrm{PTE}=\mathrm{PTBR}+\mathrm{VPN}\times \mathrm{sizeof}(\mathrm{PTE})$
• 整體流程：
  

問題

有些過程硬體的讀取速度較慢：

• 解決方案：使用 TLB（下一章內容）