[其他]具有请求调页内存的数字数据处理系统的存取检验装置

说明书

一般地说，本发明是同数字数据处理系统领域有关，更准确地说是同这样的数字数据处理系统有关，即这系统具有存贮器管理装置，它将请求调页的虚拟寻址合拼在保护环环境中，来管理应用程序和操作系统程序间对数据的存取，当一个程序需要的数据是以从存贮器的两个分离页中单个传送时，本发明能够使处理器在任何传送发生之前确定这程序在这两页中存取数据的权利。如果不需要从存贮器中的两页，本发明仅仅执行一次存取检查程序，因为一页中的所有数据都适用于具有相同存取权利的程序。

一个数字数据处理系统通常包括三个基本部分，即一个存贮器单元，一个或多个输入/输出单元，和一个处理器单元，所有这些单元通过一根或多根总线相互连接。存贮器单元存储数据在可寻址的存储单元中。这数据包括操作数和用于处理的这些操作数的指令。处理器单元从存贮器单元取来数据，或使数据传送给处理器，解释这些得到的数据是指令或操作数，并根据指令处理操作数。然后将结果存入存贮器单元。输入/输出单元也同存贮器单元通信，以便将数据传送到系统中，并从系统中得到处理后的数据。输入/输出单元通常根据处理器单元提供的控制信息进行操作。输入/输出单元可以包括（例如）：打印机、电传打字机、键盘和显示终端，也可以包括辅助数据存储设备，譬如象磁盘驱动器和磁带机。

在最现代的数据处理系统中，可寻址存储单元的数量，也就是地地址空间（这是在存储器单元中实际存在的）通常实际上少于可以被编址的存储单元总教。在现代的计算机系统中，对于具有16位地址字的系统，其潜在地址空间可达64k字节，而对于具有32位地址字的系统，可超过4千兆字节。现代流行的计算机系统可以容易地包含有64k字节的内存储器，但由于空间和成本的限制，包含4千兆字节内存是不实际的。实际上，在许多计算机系统中，一个内存实际存在的最大存储单元数是在10字节数量级。

为了使程序员能够使用比一个计算机系统实际存在的要大的地址空间，采用虚拟地址技术。用虚拟寻址，虚拟的和物理的地址空间都被分成相邻的存储单元块，称为“页”，虚拟地址空间的页是和物理地址空间的页尺寸大小相同，也就是有相同数量的单元。在本发明受让人所使用的虚拟地址系统中，虚拟和物理存贮器中，一页通常表示512字节存储单元。没有被使用的页存放在磁盘或磁带机中，而不是存在实际内存中。这样，内存单元中仅仅包含应用程序最常用的和最近刚使用的页。

当一个程序需要的数据实际上不在内存的页中，操作系统将磁盘中包含这数据的整页传送到内存的一页中。由于这个操作可以使得数据出现在被重写的内存中，操作系统也可以传送这个被重写的页的数据到磁盘。这种称为“交换”的过程本质上对于应用程序是透明的，这就是说由于这种过程是由操作系统而不是应用程序来实现的，应用程序不需要知道内存的尺寸结构，也不需要知道含有这个需要的数据的磁盘驱动器中的位置。

在需要的页被装入内存后，处理器必须能够为应用程序确定该数据在内存中的位置。处理器从包含虚拟地址的页实现地址翻译，以便识别在实际内存中的页。在受人使用的虚拟地址系统中，这种翻译包括使用一种页面表入口，它包含有页面号，这就是内存中物理页面的识别。为了缩短翻译所需要的时间（通常每次翻译要存取几次内存），处理器使用位于处理器模块本身中的翻译缓冲存储器，它包含有少量最近使用的页面表入口。

就是上面已经提到的，一个数据处理系统所处理的程序可以分类为应用程序或操作系统程序，它们有不同的保护环，以防止应用程序修改操作系统程序的指令码或数据，反之亦然。在某些系统中，操作系统程序还可以再分成几种类型程序。例如，在VAX-11处理器中，使用本发明的受让人售出的VMS操作系统，其操作系统程序分成由核、管理程序和执行程序，每个程序都有一个单独的保护环。在其它操作系统中，譬如Unix，形成操作系统的各种程序被类似地分类。

当处理器企图为一个程序存取内存单元的内容时，无论是操作系统或应用程序，首先必须确定运行中的程序是否有权存取数据。例如，如果处理器正在运行一个用户程序，通常它不能从任何用于操作系统程序的数据页面检索出或写入数据。典型地，内存一页中的所有数据是适用于具有相同存取权利的程序。也就是每页中的所有数据都适用于一个用户程序，或适用于内核、执行程序或管理程序中的一个程序，所以能被不同保护环中的程序存取的数据，是不能装入相同的页。然而，不同页中的数据能被不同保护环的程序存取。