內存管理 —— 地址翻譯

地址翻譯主要包括兩個階段：一個是虛實地址轉換，另一個是存取數據。

慢表（Page）：放在主存中的頁表，頁表只能存放在主存中。

快表（TLB）：放在告訴緩衝存儲器的頁表項。

一、虛實地址轉換

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（1）根據虛擬地址的 TLB 標記 和 索引（若採用全相聯映射，則沒有索引） 查 TLB 中是否有對應的頁表項

1. 若存在對應的頁表項，且有效位（即裝入位）爲1，則將頁表項中的實頁號和頁內地址拼接，得到實地址
2. 若存在對應的頁表項，但有效位（即裝入位）爲0，則頁面不在主存中，產生缺頁中斷，需要將目標頁面調入內存再由CPU重新訪問
3. 若不存在對應的頁表項，則進入步驟（2）

（2）根據 虛擬頁號 查 內存中的頁表 是否有對應的頁表項

1. 若存在對應的頁表項，且有效位（即裝入位）爲1，則將頁表項中的實頁號和頁內地址拼接，得到實地址
2. 若存在對應的頁表項，但有效位（即裝入位）爲0，則頁面不在主存中，產生缺頁中斷，需要將目標頁面調入內存再由CPU重新訪問
3. 若不存在對應的頁表項，則產生錯誤

二、存取數據

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（1）根據實地址的 Cache標記 和 索引（若採用全相聯映射，則沒有索引） 查 Cache 中是否有對應的數據

1. 若有效位爲1，可知該塊在 Cache 中，根據偏移量（塊內地址）可以找到對應的數據
2. 若有效位爲0，則該塊不在 Cache 中，進入步驟（2）

（2）根據實地址的 物理頁號 查 內存 中是否有對應的數據

1. 根據 頁內偏移 一定可以找到對應的數據

三、實例

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題目

設某系統滿足以下條件：

• 有一個TLB與一個 data Cache
• 存儲器以字節爲編址單位
• 虛擬地址14位
• 物理地址12位
• 頁面大小爲64B
• TLB爲四路組相聯，共有16個條目
• data Cache是物理尋址、直接映射的，行大小爲4B，共有16組

TLB、頁表、 Cache內容如 表3.2、表3.3 及 表3.4 所示

寫出訪問地址爲0x03d4、0x00f和0x0229的過程。

步驟一

步驟二：虛擬地址 → 實地址

步驟三：存取數據