任务二-TLB例外处理和页替换1

"TLB例外处理和页替换" 本文档主要讲解了操作系统中的TLB例外处理和页替换机制，并提供了相关的代码实现和测试方法。 1. TLB例外处理 TLB（Translation Lookaside Buffer）是一种高速缓存，用于存储虚拟地址到物理地址的映射关系。在访问内存时，处理器会首先查询TLB，如果TLB中找不到匹配项，会发生TLB例外。 在TLB例外处理中，我们需要考虑两种情况：一种是TLB中找不到匹配项，进而查找页表（TLB miss），页表中已有映射关系，填充TLB即可；另一种是TLB找不到匹配项，并且页表中的页表项是无效的（page fault），或者虽然TLB找到匹配项，但页表项是无效的（page fault），此时需要分配新的物理页面，并更新页表项。 2. 页替换 页替换是指在物理内存不够用时，操作系统将不常用的页面从物理内存换出到磁盘上，以释放物理内存空间。在本任务中，我们使用FIFO（First-In-First-Out）页替换算法，并实现pin页，即考虑哪些页不能替换，以及如何实现pin。 在页替换中，我们需要在page结构中增加哪些域来维护替换信息，并实现页替换时的pin机制。 3. 实现 在实现TLB例外处理和页替换时，我们需要编写相关的代码，包括handle_tlb函数、setup_page_table函数等。 handle_tlb函数用于处理TLB例外，包括TLB miss和page fault两种情况。setup_page_table函数用于实现on-demand paging，即在初始化页表时只是分配页表项，并不分配实际的页面，只有在实际访问到该页面时才会真正分配物理页框。 4. 测试 在测试中，我们需要使用Makefile文件提供编译功能，并使用minicom工具执行loadboot命令，运行程序。 5. 结论 本文档讲解了TLB例外处理和页替换机制，并提供了相关的代码实现和测试方法。通过本文档，我们可以更好地理解操作系统中的内存管理机制，并掌握相关的编程技能。