微型计算机原理与接口技术

《微型计算机原理与接口技术》一书探讨了虚拟存储管理技术在现代计算机系统中的应用，尤其是PENTIUM处理器的虚拟存储管理策略。虚拟存储器是解决内存容量不足的关键技术，它通过磁盘存储作为扩展，使程序可以利用超出实际主存容量的空间。虚拟存储器的运行基于程序运行的局部性原理，只将短期内会用到的数据和指令加载到内存，其余部分则在需要时自动在磁盘和内存间进行交换。 虚拟存储技术的核心是将虚拟地址（逻辑地址）转换为实际地址（物理地址）。为此，硬件通常会提供支持，包括管理和调度数据的机制。常见的虚拟存储方案有三种：分段存储、分页存储以及两者的混合。分段存储将程序划分为逻辑上独立的段，方便程序模块化设计，便于管理和维护。每个段都有自己的段表，用于逻辑地址到物理地址的映射。段表在内存中存储，包含段号、段内地址、段起始地址、段长度和装入位置等信息。 PENTIUM处理器采用的分段存储管理进一步增强了这一概念，它将4GB的存储空间分割成多个独立的、受保护的地址空间。每个应用程序可以使用不同大小的段，每个段都是一个独立的地址空间。分段部件和分页部件共同负责存储管理，确保段操作的正确执行。PENTIUM的CPU有6个段寄存器，它们存储段选择符，通过段选择符可以找到段描述符表中的相应段描述符，进而确定段的具体信息。段选择符包括索引字段、请求特权级和指示符字段，指示符字段区分全局描述符表（GDT）和局部描述符表（LDT），其中GDT为系统所有程序服务，而LDT供单独运行的程序使用。 段描述符由8个字节组成，包含段界限、基地址以及访问控制信息，定义了段的大小、位置和访问权限。这样的设计确保了程序的安全运行和高效内存管理。虚拟存储管理技术是现代计算机系统中不可或缺的一部分，它通过巧妙的内存管理策略，提高了计算机处理大型程序的能力，并确保了系统的稳定和安全。