分页存储的原理——非连续存储分配

为什么需要分页存储

• 我们发现我们的连续分配内存在支持多道程序的时候，会出现一些问题
  • 固定分区 会产生大量的内部碎片，还可能存在进程太大，放不进去
  • 动态分区：会产生大量的外部碎片，虽然可以通过紧凑技术来处理，但是紧凑的时间代价很高

• 将我们的进程拆分成一个个部分，再把这三个部分分别放到分区中，这些分区不要求连续
• 思想：把内存拆分为一个个相等的小分区，再按照分区的大小把进程拆分成一个个小部分，把进程的一个个小部分放到内存的一个个分区

分页存储管理的重要概念

• 页框
  • 也就是我们将内存空间分为一个个相等的分区的一个基本单位
• 页面
  • 将用户进程的地址空间分为一个个与页框大小相等的一个个区域
  • 各个页面不必须要连续存放，也不必按照先后顺序来，因为分页就是为了实现不连续存储

如何实现地址转换

• 在我们的连续分配内存中，第三中的动态装入方式，我们装入内存的时候，进程中的地址是逻辑地址，在真正需要运行的时候，利用重定位寄存器来将对应的逻辑地址到物理地址的转换
• 而我们的分页存储也是采用动态装入方式

• 从逻辑地址到物理地址的转换
  • 我们要知道我们对应的逻辑地址 所在的页面是哪个 在所在页面的相对位置
  • 所在页面在内存中哪个页框，和对应的物理地址——通过页表知道

为什么页面大小一般设为2的整数次幂？

• 因为我们的地址在计算机中是以二进制存储的，所以将页面的大小设置为2的次方字节
  • 这样计算机很容易得到对应的页面，和页内地址

如何知道页面在内存中的起始地址？

• 把这种数据结构称为页表，操作系统为每个进程建立一个页表
• 进程的没一页对应一个页表项
  • 每个页表项有页号和块号组成——形参内存的页框到进程的页面的映射

为什么页表项的页号是隐含的

• 因为我们的页表中页表项是按顺序连续地存放在内存中，所以该页表在内存的起始地址是X,那么X* 3 * M的地址一定存着我们M号页对应的页表项
• 所以我们的页表项不需要存储对应的页号信息，只需要存在对应的块号就行