第六章存儲器及其管理6.1存儲器概述6.2內存儲器的組成及用途6.3內存儲器分段管理6.4內存儲器分頁管理6.5地址變換過程6.1存儲器概述內存：也稱主存，根據數據的存取方式可分為：1.分類：內存儲器和外存儲器隨機讀/寫RAM；只讀ROM。外存：需通過專門的接口電路和主機連接，

*作用——存放平時不執行的程序或不被 處理的數據。

*

組成——直接與CPU連接，

*

作用——存放正在執行的程序和數據。2.存儲器的性能指標.存儲器容量:以字節為最小單元。常以KB、 MB、GB、TB為單位。.存取周期：存儲器從接收到地址，到完成讀出 或寫入數據的時間稱為存取周期。.功耗:mA級.可靠性：百萬分之一.集成度：以“位/片”、“字節/片”表示、

MB/片…3.地址譯碼地址譯碼:按系統地址總線上的信息，從整個內 存中確定一個存儲單元。32位微機中 采用復合譯碼方式。復合譯碼:由縱橫交錯的X選擇線和Y選擇線選擇 某一存儲單元。X地址譯碼器:它決定選擇32行中的某一行；Y地址譯碼器:它決定選擇32列中的某一列。從而選擇出某一行和某一列交叉處的一個存儲單元。(如下圖)5.2微型計算機內存儲器的組成

有單字節、雙字節和4字節等不同數據的訪問.單字節:地址可以是任意地址(即奇、偶均可)；雙字節:偶地址(地址末位為0)作為低8位數據地 址，也就是該16位數據的地址；4字節:低2位為0的地址作為低8位數據地址，也就 是32位數據的地址；32位存儲器的組成與多字節的訪問內存是按地址存取數據的，若地址總線有20條（A0~A19），就可形成220=1048576個地址，即1兆地址（1KB=1024，1MB=1024KB）BE3~BE0:實現不同字節數據的訪問。5.3存儲器的設計要求：設計一個1MB的RAM，具有不同字節 數據的讀、寫功能；采用4片256KB的

RAM來組成。 D31-D24256K

CED23-D16256KCED15-D8

256KCE

D7-D0

256K

CEA0～A1732位數據總線74LS139譯碼器A19A18Y0Y1Y3Y2MRMW把55H寫到DS:0000----0FFFFH地址，再從DS:0FFFFH---0000地址逐個讀出來與55H比較，有錯退出。把0AAH寫到DS:0000----0FFFFH地址，再從DS:0FFFFH---0000地址逐個讀出來與0AAH比較，有錯退出。編程檢測數據段DS：0000H——0FFFFH地址讀寫數據的正確與否？置基地址設變址初值置55H寫數據寫入數據寫完否？變址+1置AAH寫數據設循環計數器讀數比較變址-1錯退出55比較完否？置AAH循環置55循環值寫入數據變址+1寫完否？設循環計數器讀數aa比較錯aa比較完否？變址-1設置數據段

結束KK:MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV CX,0FFFFHMOV BX,0000MOV SI,0000MOV AL,55HJ55：MOV [BX+IS],ALINC SILOOP J55MOV CX,0FFFFHJ5B:MOV AL,[BX+SI]CMP AL,55HJNZ ERRDEC SILOOPJ5BMOV CX,0FFFFHMOVA,0AAHJAA:MOV[BX+IS],ALINC SILOOP JAAMOV CX,0FFFFHJAB:MOV AL,[BX+SI]CMP AL,0AAHJNZ ERRDEC SILOOPJABENDS二、存儲器多級結構5.3內存儲器分段管理（保護模式）

實模式存儲器尋址:.段寄存器直接存放某一段的段基址，段寄存器為CS，DS，SS，ES，FS,GS。.程序給出邏輯地址，包括段基地址（16位）和相對于

段基地址的段內偏移量（16位），又稱偏移地址。.在存儲器尋址時，將邏輯地址轉換為存儲器存儲單元

的物理地址（實際地址或者絕對地址），物理地址為20位。地址轉換規則為：

物理地址=段基地址×10H＋偏移地址保護模式存貯器分段管理：.段寄存器存放段選擇符。.選擇符用于選擇段描述符。.段描述符包括段基址、段界限（長度）和訪問權限等。.所有段描述符存于描述符表中（內存）。1．選擇符·INDEX——指示描述符在描述符表中的位置。·TI——定義描述符表在局部描述符表LDT中還是在全局 描述符表GDT中。·RPL——

指示請求特權級0-3。

2.描述符

描述符按照段的性質可分為三類：程序段描述符，系統段描述符和門描述符。工作原理：.在保護方式下，每個段寄存器（CS，DS，ES，SS，FS，GS）以及部分系統地址寄存器（TR，LDTR）對應一個描述符寄存器。.段寄存器或者TR，LDTR作為選擇器，存放選擇符。其中高13位作為段描述符表的地址（簡稱選擇碼）。.每當把一個選擇符裝入某個段寄存器時，微處理器自動從描述符表中取出相應的描述符，把描述符中的信息保存到對應的描述符高速緩沖寄存器中。描述符組成：(8個字節組成).描述符的基地址:段的起始單元，由32位表示。.段界限:表明段長度，由20位表示。.訪問權限及屬性：

其中G為段界限長度單位，G=1，指示界限長度以頁（4KB）為單位，最大到4GB。(220頁=220212B=232B)G=0，以字節為單位，最大到1MB(220B)。段地址轉換：(邏輯地址轉換成線性地址).邏輯地址包括16位的段選擇符和32位的段偏移量。.在保護方式下，根據選擇符從段描述表中取出相應的描述符，其中包括段基址、界限值、段特權級以及所允許訪問的類型的信息。.描述符中32位段基址加上32的偏移量（由指令尋址方式決定）得到線性地址。.然后再由分段部件傳送給分頁部件形成物理地址。如果分頁被禁止，計算出的線性地址就是物理地址。5.4內存分頁管理內存分段存在的問題：.每段最長可達4GB，若程序全段都裝入內存運行，則一兩個大程序就會塞滿內存，這不利于實現多任務環境。.實際使用中，中小型程序占多數，它們對內存的進進出出，造成大量內存“碎片”，浪費內存空間。.由于程序運行的局部性，調用內存的大程序中大部分指令在很長時間里并不運行，甚至根本不運行。它們即浪費了調入調出時間，又白占內存空間。分頁管理基本思想：把內存分成等大的塊，稱為“內存頁”；把程序、數據等各段的內容也人為分成同樣大小的塊，稱為“內容頁”。針對上述三大問題，頁面管理可以如下處理：.先把程序的前幾頁調入內存。開始運行，不斷回收用過的內存頁。這樣無論一個段有多大，它只需n個

頁就可順利運行了。.“碎片”少。.不運行的程序頁將不調入內存，避免了不運行程序

段白占內存的情況。分頁管理的代價：占用內存來放置內容頁與內存頁的對應表；花費時間去決定哪個頁收回，哪個頁應該調入。32位CPU系統規定頁的大小為4KB。分頁管理通過2級頁表來實現的：.將內存按每4KB劃分為一頁(稱為一個頁面)，由頁表管理頁面，由頁目錄表管理頁表。.頁表中存放每個頁的起始地址(低12位全為0)，頁表中的每一項稱為一個頁表項，每個頁表項占4個字節。整個頁表占4KB空間(一頁)，由10位地址表示。.頁目錄表存放每個頁表的起始地址，頁表的起始地址(低12位全為0)，頁目錄表中的每一項稱為一個頁目錄項，也占4個字節，整個頁目錄占4KB空間(一頁)，也由10位地址表示。.頁目錄表的首地址存放于CPU內CR3中。這樣兩級管理共可管理4GB內存(210×210×212)。頁部件的地址轉換:線性地址轉化為物理地址.分段部件提供的32位線性地址中，高1