操作系统中的多级分页

简介

多级分页是操作系统中一种虚拟内存管理的技术，用于将物理内存抽象成逻辑上的连续地址空间，由内存管理单元（MMU）负责将逻辑地址转换为物理地址，以实现操作系统对内存空间的管理和保护。

在多级分页中，逻辑地址由两部分组成：页号和页内偏移量。页号通过多级映射得到相应的物理页框号，页内偏移量表示页号对应的页内偏移量，用于访问页所对应的页面中的内存单元。

多级分页的实现

多级分页的实现需要以下步骤：

1. 为每个进程分配一个页目录表（Page Directory Table）。
2. 为每个页目录表分配若干个页表（Page Table）。
3. 将物理内存划分成大小相同的页面（Page），并建立物理页面与页框号之间的映射关系。
4. 当进程访问某个逻辑地址时，将逻辑地址中的页号作为页目录表的索引，得到相应的页表。
5. 将页表加上页号偏移量，得到物理页框号。
6. 将页框号和页内偏移量组合成物理地址，供CPU访问内存。

多级分页的优缺点

优点：

1. 多级分页允许使用不连续的物理内存空间，减少了内存碎片和浪费。
2. 多级分页允许动态地映射逻辑地址空间，有助于在多个进程之间共享内存。
3. 多级分页提供页级别的保护，可以保护进程地址空间中的某些区域，防止其他进程或内核访问它们。

缺点：

1. 多级分页增加了访问内存所需的时间和计算开销，因为需要多次访问内存。
2. 根据分页大小而定，分页大小越小则页表数量越多，在空间和时间上都会增加开销。
3. 进程之间因为可以共享页面，则当共享页面发生变化时，需要在所有使用该页面的进程中更新相应的页表，开销较大。

总结

多级分页是一种非常有效的虚拟内存管理的技术，将物理内存抽象成了逻辑上连续的地址空间，并提供保护和动态映射等功能，但在空间和时间上都会提高一定的开销，程序员应在使用时充分考虑这些因素。

# 操作系统中的多级分页

## 简介
多级分页是操作系统中一种虚拟内存管理的技术，用于将物理内存抽象成逻辑上的连续地址空间，由内存管理单元（MMU）负责将逻辑地址转换为物理地址，以实现操作系统对内存空间的管理和保护。

在多级分页中，逻辑地址由两部分组成：页号和页内偏移量。页号通过多级映射得到相应的物理页框号，页内偏移量表示页号对应的页内偏移量，用于访问页所对应的页面中的内存单元。

## 多级分页的实现

多级分页的实现需要以下步骤：

1. 为每个进程分配一个页目录表（Page Directory Table）。
2. 为每个页目录表分配若干个页表（Page Table）。
3. 将物理内存划分成大小相同的页面（Page），并建立物理页面与页框号之间的映射关系。
4. 当进程访问某个逻辑地址时，将逻辑地址中的页号作为页目录表的索引，得到相应的页表。
5. 将页表加上页号偏移量，得到物理页框号。
6. 将页框号和页内偏移量组合成物理地址，供CPU访问内存。

## 多级分页的优缺点

### 优点：

1. 多级分页允许使用不连续的物理内存空间，减少了内存碎片和浪费。
2. 多级分页允许动态地映射逻辑地址空间，有助于在多个进程之间共享内存。
3. 多级分页提供页级别的保护，可以保护进程地址空间中的某些区域，防止其他进程或内核访问它们。

### 缺点：

1. 多级分页增加了访问内存所需的时间和计算开销，因为需要多次访问内存。
2. 根据分页大小而定，分页大小越小则页表数量越多，在空间和时间上都会增加开销。
3. 进程之间因为可以共享页面，则当共享页面发生变化时，需要在所有使用该页面的进程中更新相应的页表，开销较大。

## 总结

多级分页是一种非常有效的虚拟内存管理的技术，将物理内存抽象成了逻辑上连续的地址空间，并提供保护和动态映射等功能，但在空间和时间上都会提高一定的开销，程序员应在使用时充分考虑这些因素。