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(Frage) reagiert/warte auf Reaktion  | | Datum: | 14:16 Mi 14.09.2011 | | Autor: | Harris |
Hi!
Ich habe ein Verständnisproblem beim Thema virtueller Speicherverwaltung:
Angenommen, ich habe ein 32-Bit-System, 1 Gigabyte Speicher. Virtueller und physischer Speicher werden in 4 Kilobyte große Kacheln aufgeteilt.
Wie bestimme ich nun die Anzahl der Kacheln im physischen/virtuellen Speicher?
Sind das beim physischen Speicher einfach [mm] $\frac{1Gigabyte}{4Kilobyte}=2^{18}$ [/mm] Kacheln?
Wie errechne ich das beim virtuellen Speicher?
![[]](/images/popup.gif) Wiki-Books meint, ich hätte bei einem Adressbus der Breite M (Hier 32) und der Seitengröße [mm] $2^N$ [/mm] (hier 12) lediglich 32-12=20 Kacheln. Oder habe ich [mm] $2^{20}$ [/mm] Kacheln?
Habe ich beim physischen Speicher dann auch nur 18 Kacheln?
Irgendwie raff ich das nicht so richtig. Nach stundenlangem googlen und trotz Tanenbaum komm ich hier auch nicht weiter...
Wäre super, wenn jemand dazu was wüsste.
Gruß, Harris
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 09:54 Do 15.09.2011 | | Autor: | Harris |
Hi!
Ich glaube, ich habe es jetzt verstanden. Für alle, die sich eine gleiche bzw. ähnliche Frage stellen, versuche ich es mal zu erklären. Falls in meiner Erklärung ein Fehler drinnen ist, hoffe ich auf Korrektur.
Die kleinste adressierbare Einheit ist $1 Byte=1B$ (Gründe dafür kommen aus der Assembler-Programmierung).
Eine Adresse eines 32-Bit-Systems hat $32$ Stellen, also können [mm] $2^{32}$ [/mm] Bytes adressiert werden. Das Betriebssystem gaukelt also den Prozessen [mm] $2^{32} [/mm] B=4GiB$ Speicher vor (= Größe des virtuellen (logischen) Speichers).
Dieser virtuelle Speicher wird in Seiten aufgeteilt, deren Anzahl sich (im Falle von $4KiB$ großen Seiten) durch [mm] $\frac{4GiB}{4KiB}=2^{20}$ [/mm] berechnet.
Man muss also nur die Seiten Adressieren (mit den $20$ Stellen), innerhalb der Seite wird mittels den übrigen $12$ Stellen adressiert (Offset).
Der physikalische (reale) Speicher kann [mm] $2^{20}$ [/mm] Bytes adressieren. Aufgeteilt in Seiten ergibt sich deren Anzahl durch [mm] $\frac{1GiB}{4KiB}=2^{18}$ [/mm] Seiten.
Nun müssen die Adressen des virtuellen Speichers in Adressen des physikalischen Speichers abgebildet werden. Dies geschieht durch die Seitenkacheltabelle.
Da die $12$ Bits, die die Stellen innerhalb der Seiten adressieren, gleich bleiben, wird dieser Teil (Offset) einfach übernommen. Die $20$-stellige übrigbleibende Zahl der virtuellen Adresse muss nun in die $18$-stellige übrigbleibende Zahl der physikalischen Adresse umgerechnet werden. Hierfür wird lediglich die $20$-stellige übrigbleibende Zahl der virtuellen Adresse in der Seitenkacheltabelle nachgeschlagen (eventuell repräsentiert bezüglich einer anderen Basis) und der dazugehörige $18$-stellige Eintrag vorne an das Offset drangehängt. Diese $30$-Stellige Binärzahl kann nun alle Bytes im $1$-GiB großen physikalischen Speicher erreichen.
Über die Größe der Seitenkacheltabelle lässt sich nun sagen, dass sie so viele Einträge hat wie die Anzahl der Kombinationen der Bits der $20$-stelligen übrigbleibenden Zahl der virtuellen Adresse, also [mm] $2^{20}$. [/mm] Davon ist jedoch meist nur jeder vierte Eintrag belegt, da die [mm] 2^{18} [/mm] Seiten bereits belegt sind. Deshalb fügt man der Seitenkacheltabelle noch eine weitere boolesche Spalte zu, die aussagt, ob die zugehörige Seite bereits im realen Speicher drinnen ist (dann ist alles ok), oder ob sie nicht drinnen ist (dies generiert einen Seitenfehler).
Die Behebung der Seitenfehler führt dann direkt zur Seitenersetzung, deren Opfer durch einen Seitenersetzungsalgorithmus (klick) bestimmt wird.
Obige Erkenntnisse bedeuten auch, dass ich mit meinen 6 GiB RAM schleunigst von 32 auf 64 Bit umsteigen sollte ;).
Gruß, Harris
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