[其他]具有請求調頁內存的數字數據處理系統的存取檢驗裝置

無效

• 申請號: 85107395
• 申請日: 1985-10-07
• 公開（公告）號: CN85107395A
• 公開（公告）日: 1987-04-15
• 發明（設計）人: 理查德·L·賽茨;斯坦利·A·拉基
• 申請（專利權）人: 數字設備公司
• 主分類號: G06F15/06
• 分類號: G06F15/06
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 匡少波

一般地說，本發明是同數字數據處理系統領域有關，更準確地說是同這樣的數字數據處理系統有關，即這系統具有存貯器管理裝置，它將請求調頁的虛擬尋址合拼在保護環環境中，來管理應用程序和操作系統程序間對數據的存取，當一個程序需要的數據是以從存貯器的兩個分離頁中單個傳送時，本發明能夠使處理器在任何傳送發生之前確定這程序在這兩頁中存取數據的權利。如果不需要從存貯器中的兩頁，本發明僅僅執行一次存取檢查程序，因為一頁中的所有數據都適用于具有相同存取權利的程序。

一個數字數據處理系統通常包括三個基本部分，即一個存貯器單元，一個或多個輸入/輸出單元，和一個處理器單元，所有這些單元通過一根或多根總線相互連接。存貯器單元存儲數據在可尋址的存儲單元中。這數據包括操作數和用于處理的這些操作數的指令。處理器單元從存貯器單元取來數據，或使數據傳送給處理器，解釋這些得到的數據是指令或操作數，并根據指令處理操作數。然后將結果存入存貯器單元。輸入/輸出單元也同存貯器單元通信，以便將數據傳送到系統中，并從系統中得到處理后的數據。輸入/輸出單元通常根據處理器單元提供的控制信息進行操作。輸入/輸出單元可以包括（例如）：打印機、電傳打字機、鍵盤和顯示終端，也可以包括輔助數據存儲設備，譬如象磁盤驅動器和磁帶機。

在最現代的數據處理系統中，可尋址存儲單元的數量，也就是地地址空間（這是在存儲器單元中實際存在的）通常實際上少于可以被編址的存儲單元總教。在現代的計算機系統中，對于具有16位地址字的系統，其潛在地址空間可達64k字節，而對于具有32位地址字的系統，可超過4千兆字節。現代流行的計算機系統可以容易地包含有64k字節的內存儲器，但由于空間和成本的限制，包含4千兆字節內存是不實際的。實際上，在許多計算機系統中，一個內存實際存在的最大存儲單元數是在10字節數量級。

為了使程序員能夠使用比一個計算機系統實際存在的要大的地址空間，采用虛擬地址技術。用虛擬尋址，虛擬的和物理的地址空間都被分成相鄰的存儲單元塊，稱為“頁”，虛擬地址空間的頁是和物理地址空間的頁尺寸大小相同，也就是有相同數量的單元。在本發明受讓人所使用的虛擬地址系統中，虛擬和物理存貯器中，一頁通常表示512字節存儲單元。沒有被使用的頁存放在磁盤或磁帶機中，而不是存在實際內存中。這樣，內存單元中僅僅包含應用程序最常用的和最近剛使用的頁。

當一個程序需要的數據實際上不在內存的頁中，操作系統將磁盤中包含這數據的整頁傳送到內存的一頁中。由于這個操作可以使得數據出現在被重寫的內存中，操作系統也可以傳送這個被重寫的頁的數據到磁盤。這種稱為“交換”的過程本質上對于應用程序是透明的，這就是說由于這種過程是由操作系統而不是應用程序來實現的，應用程序不需要知道內存的尺寸結構，也不需要知道含有這個需要的數據的磁盤驅動器中的位置。

在需要的頁被裝入內存后，處理器必須能夠為應用程序確定該數據在內存中的位置。處理器從包含虛擬地址的頁實現地址翻譯，以便識別在實際內存中的頁。在受人使用的虛擬地址系統中，這種翻譯包括使用一種頁面表入口，它包含有頁面號，這就是內存中物理頁面的識別。為了縮短翻譯所需要的時間（通常每次翻譯要存取幾次內存），處理器使用位于處理器模塊本身中的翻譯緩沖存儲器，它包含有少量最近使用的頁面表入口。

就是上面已經提到的，一個數據處理系統所處理的程序可以分類為應用程序或操作系統程序，它們有不同的保護環，以防止應用程序修改操作系統程序的指令碼或數據，反之亦然。在某些系統中，操作系統程序還可以再分成幾種類型程序。例如，在VAX-11處理器中，使用本發明的受讓人售出的VMS操作系統，其操作系統程序分成由核、管理程序和執行程序，每個程序都有一個單獨的保護環。在其它操作系統中，譬如Unix，形成操作系統的各種程序被類似地分類。

當處理器企圖為一個程序存取內存單元的內容時，無論是操作系統或應用程序，首先必須確定運行中的程序是否有權存取數據。例如，如果處理器正在運行一個用戶程序，通常它不能從任何用于操作系統程序的數據頁面檢索出或寫入數據。典型地，內存一頁中的所有數據是適用于具有相同存取權利的程序。也就是每頁中的所有數據都適用于一個用戶程序，或適用于內核、執行程序或管理程序中的一個程序，所以能被不同保護環中的程序存取的數據，是不能裝入相同的頁。然而，不同頁中的數據能被不同保護環的程序存取。