Структура записи в таблице страниц - Morozov-5F/operational-system-docs GitHub Wiki

Для начала следует заметить, что точный формат записи сильно зависит от конструкции машины, но вид присутствующей в ней информации примерно одинаков для всех машин. Размер варьируется от компьютера к компьютеру, но обычно он составляет 32 бита.

Наиболее важным является поле номера страничного блока (Page frame number). В конечном счете цель страничного отображения и состоит в выдаче этого значения.

Следующим по значимости является бит присутствия-отсутствия. Если он установлен в 1, запись имеет смысл и может быть использована. А если он установлен в 0, то виртуальная страница, которой принадлежит эта запись, в данный момент в памяти отсутствует. Обращение к записи таблицы страниц, у которой этот бит установлен в 0, вызывает ошибку отсутствия страницы.

Биты защиты сообщают о том, какого рода доступ разрешен. В простейшей форме это поле состоит из 1 бита со значением 0 для чтения-записи и значением 1 только для чтения. При более сложном устройстве имеется 3 бита, по одному для разрешения чтения, записи и исполнения страницы.

Биты модификации и ссылки отслеживают режим использования страницы. Когда в страницу осуществляется запись, аппаратура автоматически устанавливает бит модификации. Этот бит имеет значение, когда операционная система решает регенерировать страничный блок. Если содержащаяся в нем страница подвергалась модификации (то есть является измененной), ее нужно сбросить обратно на диск. Если же она не подвергалась модификации (то есть является неизмененной), от нее можно отказаться, поскольку ее дисковая копия не утратила актуальности. Этот бит иногда называется битом изменения, поскольку он отражает состояние страницы.

Бит ссылки устанавливается при обращении к странице как для чтения, так и для записи. Он призван помочь операционной системе выбрать выселяемую страницу при возникновении ошибки отсутствия страницы. Страницы, к которым не было обращений, являются более предпочтительными кандидатами, чем востребуемые, и этот бит играет важную роль в ряде алгоритмов замещения страниц.

И наконец, оставшийся бит позволяет блокировать кэширование страницы. Эта возможность актуальна для тех страниц, которые отображаются на регистры устройств, а не на память. Если операционная система вошла в цикл ожидания отклика какого-нибудь устройства ввода-вывода на только что выданную ею команду, очень важно, чтобы аппаратура продолжала извлечение слова из устройства, а не использовала старую копию, попавшую в кэш. Благодаря этому биту кэширование может быть отключено. Те машины, у которых есть отдельное пространство ввода-вывода и которые не используют ввод-вывод с отображением данного пространства в память, в этом бите не нуждаются.

Заметьте, что адрес на диске, который используется для хранения страницы, в таблице страниц не фигурирует. Причина проста. В таблице страниц содержится только та информация, которая нужна оборудованию, чтобы перевести виртуальный адрес в физический. Информация, необходимая операционной системе для обработки ошибки отсутствия страницы, содержится в таблицах программного обеспечения внутри операционной системы. Оборудование в них не нуждается.

Источник: Таненбаум "Современные операционные системы" (4 издание, стр. 233-235)