En omvendt sidetabel (IPT) er en sidetabelorganisation, der bruges i operativsystemer til at reducere hukommelsesomkostningen forbundet med traditionelle sidetabeller. Lad os nedbryde dets formål og funktionalitet:

Formål:

* Reducer hukommelsesforbruget: Det primære mål med en omvendt sidetabel er at reducere mængden af ​​RAM, der kræves for at gemme selve sidetabellen. Traditionelle sidetabeller kræver en post pr. Virtuel side, som kan være enorm, især med store virtuelle adresserum. En IPT derimod kræver kun en post pr. * Fysisk * sideramme. Dette er næsten altid et langt mindre antal.

* Adresse rumuafhængighed: IPT er en global tabel, i modsætning til traditionelle sidetabeller, der er forbundet med hver proces.

Funktionalitet:

1. struktur:

* Den omvendte sidetabel er en matrix, indekseret af fysisk sideramme -nummer .

* Hver post i tabellen indeholder typisk følgende oplysninger:

* Process ID (PID): Identificerer den proces, der ejer den virtuelle side, der er kortlagt til denne fysiske sideramme.

* Virtuelt sidetal (VPN): Specificerer det virtuelle sidetal, der er kortlagt til denne fysiske side.

* Beskyttelsesbits: (f.eks. Læs, skriv, udfør tilladelser) Disse bestemmer, hvilke operationer der er tilladt på siden.

* Gyldig bit: Angiver, om posten er gyldig (dvs. en kortlægning findes).

2. adresseoversættelse (virtuel til fysisk):

Processen med at oversætte en virtuel adresse til en fysisk adresse er mere kompliceret end med traditionelle sidetabeller.

en. hash -funktion: Når CPU'en har brug for at oversætte en virtuel adresse, anvender den en hash -funktion til kombinationen af ​​ PID og VPN (fra den virtuelle adresse). Denne hash -funktion producerer et indeks.

b. opslag: Indekset fra hash -funktionen bruges til at undersøge IPT.

c. Håndtering af kollision: Da en hashfunktion kan producere kollisioner (forskellige PID/VPN -kombinationer, der hashing til det samme indeks), skal IPT -posten * også gemme den faktiske PID og VPN.

d. Verifikation: Operativsystemet sammenligner PID og VPN i IPT -posten med PID for den aktuelle proces og VPN fra den virtuelle adresse. Hvis de matcher *, og * den gyldige bit er indstillet, findes der en kamp, ​​og det fysiske sideramme (indekset i IPT) bruges som en del af den endelige fysiske adresse.

e. Håndtering af uoverensstemmelser/sidefejl:

* Hvis PID/VPN ikke stemmer overens, eller den gyldige bit er klar, er der sket en kollision, eller den virtuelle side er ikke i øjeblikket kortlagt til en fysisk ramme. OS skal bruge en kollisionsopløsningsmekanisme (ofte kæde eller åben adressering) til at søge efter den rigtige post i IPT.

* Hvis siden stadig ikke findes, opstår en sidefejl. OS håndterer sidefejlen (f.eks. Ved at indlæse siden fra disk i hukommelsen).

3. Sideudskiftning:

Når en ny side skal bringes i hukommelsen, og der ikke er nogen gratis rammer, bruges en sideudskiftningsalgoritme (f.eks. LRU, FIFO) til at vælge en side til at fjerne. IPT -posten for den udsatte sideramme opdateres for at markere den som ugyldig, og den nye sides kortlægning gemmes i den samme IPT -post (efter at den gamle sides data er skrevet tilbage til disken, hvis det er nødvendigt).

Fordele ved omvendte sidetabeller:

* reduceret hukommelse over hovedet: Der er behov for væsentligt mindre hukommelse til selve sidetabellen, især for store virtuelle adresserum.

* Global visning: Lettere at implementere globale sideudskiftningsalgoritmer, fordi alle sidekortlægninger er centraliseret i en tabel.

Ulemper ved omvendte sidetabeller:

* øget opslagskompleksitet: Adresseoversættelse er mere kompleks og tidskrævende på grund af hashing og kollisionsopløsning.

* tlb Miss Straff: En oversættelses Lookaside Buffer (TLB) er en hardwarecache, der gemmer nylige virtuelle til-fysiske adresseoversættelser. Fordi IPT -opslag er komplekse, har en TLB Miss en meget højere ydelsesstraf end med enklere sidebordsordninger.

* Vanskelig deling: Deling af sider mellem processer kan være mere komplekse, da det kræver styring af adgangskontrol inden for IPT -posterne. Dette håndteres dog ofte med mere avancerede hukommelsesstyringsteknikker.

Hvorfor ikke universelt brugt?

Mens hukommelsesbesparelserne er attraktive, har den øgede opslag overhead og TLB Miss Stransporties historisk set gjort IPTS mindre populære end andre sidetabelordninger, især på arkitekturer, hvor ydeevnen er vigtigst. Med fremskridt inden for hardware (hurtigere processorer, større cacher, bedre hashfunktioner, TLB-design) og den stigende efterspørgsel efter meget store virtuelle adresserum, er der blevet fornyet interesse for IPT-lignende strukturer, undertiden i hybridiske tilgange kombineret med sidetabeller på flere niveauer.

Kortfattet:

En omvendt sidetabel er en hukommelsesstyringsteknik, der reducerer hukommelsesfodaftrykket på sidetabellen ved at indeksere den med fysisk sideramme snarere end virtuelt sidetal. Dette kommer på bekostning af øget adresseoversættelseskompleksitet og en højere TLB Miss Straff. Selvom det ikke er universelt brugt, kan det være fordelagtigt i systemer med meget store virtuelle adresserum, hvor hukommelseseffektiviteten er kritisk.