什么是分页式存储管理的基本原理？

分页式存储管理的基本原理

一、

分页存储管理是操作系统中用于管理内存的一种方法，旨在解决连续分配方式带来的内存利用率不高和内存碎片问题，分页存储管理将进程的逻辑地址空间划分为固定大小的页，同时将内存空间也划分为相同大小的块（或称为页框），这样，进程的页面就可以分散地装入到不相邻的内存块中。

二、基本原理

1、分页与分段：在分页存储管理中，进程的地址空间被分为若干个固定大小的页，而内存空间也被分为若干个同样大小的块，每个进程的页可以放入内存中任意一个空闲的块中。

2、页表：为了实现从逻辑地址到物理地址的映射，系统为每个进程维护一张页表，页表记录了每个页对应的块号（物理地址），当进程访问某个逻辑地址时，系统通过查找页表来找到对应的物理地址。

3、地址转换：当进程执行时，需要将其逻辑地址转换为物理地址，这一过程称为地址转换，地址转换主要由硬件完成，通过页表来实现。

三、步骤

1、逻辑地址划分：将逻辑地址分为两部分：页号和页内偏移量。

2、页表查找：根据页号在页表中查找对应的块号。

3、物理地址计算：将块号与页内偏移量结合，形成物理地址。

4、访问内存：使用物理地址访问内存中的数据。

四、快表与两级页表

为了提高地址转换的效率，引入了快表（TLB）技术，快表是一种高速缓存，存储了最近使用的页表项，以减少页表查找的时间。

对于大型程序或逻辑地址空间较大的情况，可以采用两级（或多级）页表，两级页表将页表再分页，从而节省内存空间并提高查找效率。

分页存储管理通过将进程的逻辑地址空间和内存空间都划分为固定大小的块，并利用页表进行映射和管理，有效地解决了内存碎片问题并提高了内存利用率，通过引入快表和两级页表等技术，进一步提高了地址转换的效率和系统的性能。

六、相关问题与解答

问题1：什么是分页存储管理？

答：分页存储管理是操作系统中用于管理内存的一种方法，它将进程的逻辑地址空间划分为固定大小的页，并将内存空间划分为同样大小的块，每个进程的页可以分散地装入到不相邻的内存块中，从而实现离散分配。

问题2：分页存储管理有哪些优点？

答：分页存储管理的优点主要包括消除内存碎片、提高内存利用率、方便进程的扩充以及提供内存保护等。

问题3：什么是页表？它在分页存储管理中起什么作用？

答：页表是操作系统为每个进程维护的一个数据结构，用于记录逻辑地址到物理地址的映射关系，在分页存储管理中，页表起到了关键的作用，它使得进程可以透明地访问内存中的任意位置，而无需关心实际的物理地址。

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