Segmented paging 和 Paged segmentation 的异同？

Question

我正在研究组合分页/分段系统，在我的书中有两种方法：

1.paged segmentation
2.segmented paging

我无法区分两者之间的区别。我认为在分页分段中，段被分成页面，在分段分页中，页面被分成段，虽然我不知道我是对还是错。同时在互联网上，仅使用一种方案来描述组合的寻呼/分段。我不明白为什么在我的课本中有两种方案。任何帮助将不胜感激。

Answer 1

所以，在网上大力搜索这两个术语的异同后，我得出了一个最终的答案。首先我会写下相似之处：

• 它们（分段分页和分页分段）都是一种分页/分段组合系统（可以通过将每个分段分成页面来组合分页和分段）。
• 在这两个系统中，段都分为页面。

现在要描述差异，我必须分别定义和描述每个术语：

• Segmented paging-将Segment分页。实现需要STR(segment table register)和PMT(page map table)。在该方案中，每个虚拟地址由一个段号，该段内的页号和该页内的偏移量。段号索引到段表中，该段表产生该段的页表的基地址。页编号索引到页表中，每个条目是一个页框。将PFN（页框号）和偏移量相加得到物理地址。因此可以通过以下函数来描述寻址：

va = (s,p,w) 其中，va 是虚拟地址，|s|确定数量 段（ST 的大小），|p|确定每段的页数（大小 PT), |w|确定页面大小。

address_map(s, p, w)
{
pa = *(*(STR+s)+p)+w;
return pa;
}

图表在这里：

• 分页分段- 有时段表或页表可能太大而无法保存在物理内存中（它们甚至可以达到 MB）。因此，段表也分为页，因此是 ST 页的页表被建造。 segment number分为page no.(s1)和page offset(s2)的ST pages的页表。所以，虚拟地址可以描述为：

va = (s1,s2,p,w)

address_map
(s1, s2, p, w)
{
pa = *(*(*(STR+s1)+s2)+p)+w;
return pa;
}

图表说明在这里：

Answer 2

分段导致页面翻译和交换速度变慢

由于这些原因，x86-64 上的分割在很大程度上被放弃了。

它们之间的主要区别在于：

• 分页将内存分成固定大小的块
• 分段允许每个块有不同的宽度

虽然具有可配置的段宽度可能看起来更聪明，但随着您增加进程的内存大小，碎片是不可避免的，例如：

|   | process 1 |       | process 2 |                        |
     -----------         -----------
0                                                            max

最终会随着进程 1 的增长而变为：

|   | process 1        || process 2 |                        |
     ------------------  -------------
0                                                            max

直到分裂不可避免：

|   | process 1 part 1 || process 2 |   | process 1 part 2 | |
     ------------------  -----------     ------------------
0                                                            max

此时：

• 翻译页面的唯一方法是对进程 1 的所有页面进行二进制搜索，这需要不可接受的 log(n)
• 进程 1 第 1 部分的交换可能很大，因为该段可能很大

但是对于固定大小的页面：

• 每个 32 位转换仅执行 2 次内存读取：目录和页表遍历
• 每次交换都是可接受的 4KiB

固定大小的内存块更易于管理，并且主导了当前的操作系统设计。

另请参阅：How does x86 paging work?

Answer 3

分页的最佳特性

事实上，分页有以下好处：

1. 快速分配（至少比分段快）
2. 无外部碎片（此方法中的最后一页存在内部碎片）

分割的最佳特征

但是从分割中也可以看出一个很好的行为：

1. 分享
2. 保护

给定的术语，可以组合并创建以下术语：

• 分段分页：将虚拟地址空间划分为段。物理地址空间被划分为页框。
• 分页分割：使用进程段表的主要分割技术有时会超出范围！这意味着大小变得太大并且主内存没有足够的空间来保存段表。因此段表和段号被分页。

分段寻呼的要求

需要采取多个步骤来实现分段分页：

1. 每个段表条目代表一个页表基地址。
2. STR(Segment Table Register) 和 PMT(Page Map Table) 填充了所需的值。
3. 每个虚拟地址都由一个段号、页码和该页内的偏移量组成。
4. 段号索引到段表中，它为我们提供了该段的页表的基地址。
5. 页码索引到页表中。
6. 每个页表条目都是一个页框。
7. 通过添加页帧号和偏移量可以找到物理地址的最终结果。

分页分段的要求

在此方案中发生以下步骤：

1. 每个段条目分为多个段。
2. 对于代表页面集合的每个段表条目，都会创建一个页表。