操作系统学习（2）分页存储管理方式

1.内存空间的分配与回收方式

连续分配:为用户进程分配的必须是一个连续的内存空间。
非连续分配：为用户进程分配的可以是一些分散的内存空间。

2.重要概念

（1）页：进程中的块称为页或页面；
将进程的逻辑地址空间也分为与页框大小相等的一个个部分，每个部分 称为一个“页” 或“页面” 。 每个页面也有一个编号，即“页号” ， 页号也是从0 开始。
（2）页框：内存中的块称为页框。
将内存空间分为一个个大小相等的分区（比如:每个分区4KB),每个分区就是一个“页框” （页框=页帧=内存块=物理块=物理页面)。每个页框有一个编号,即“页框号”（页框号=页帧号=内存块号=物理块号=物理页号）,页框号从0开始。

（3）页表：为了能知道进程的每个页面在内存中存放的位置， 操作系统要为每个进程建立一张页表。
注： 页表通常存在PCB（进程控制块） 中。

（4）页表项

• 一个进程对应一张页表；
• 进程中的每个页面对应一个页表项；
• 每个页表项由“页号”和“块号“组成；
• 页表记录进程页面和实际存放的内存块之间的映射关系；
• 每个页表向项的长度是相同的；

3.页表项的长度计算

假设某系统物理内存大小为 4GB， 页面大小为 4KB， 则
每个页表项至少应该为多少字节？
页块的计算

内存块大小=页面大小=4KB= 2¹²B
4GB 的内存总共会被分为 2³² / 2¹² = 2²⁰个内存块
内存块号的范围应该是 0 ~2²⁰ -1
内存块号至少要用 20 bit 来表示
至少要用3B(3个字节)来表示块号（3*8=24bit）

页号的计算:因为页表项连续存放， 因此页号可以是隐含的， 不占存储空间（类比数组）。
综上：每个页表项占3B，即3个字节。

4.地址转换（逻辑地址—>物理地址）

1.因为操作系统在内存中给进程分配的空间是不连续的，因此我们需要将进程地址空间拆分，即分页，但进程的地址空间分页后，操作系统是怎样实现从逻辑地址到物理地址的转换的？
虽然进程的各个页面是分散的，但是每个页面内部却是连续存放的。 因此我们需要知道页号和在该页内的的页内偏移量。

如果要访问逻辑地址 A， 则
①确定逻辑地址A 对应的“页号” P
②找到P号页面在内存中的起始地址（需要查页表）
③确定逻辑地址A 的“页内偏移量
逻辑地址A 对应的物理地址 = P号页面在内存中的起始地址+页内偏移量W

2.确定一个逻辑地址对应的页号、页内偏移量。
假设：在某计算机系统中， 页面大小是50B。 某进程逻辑地址空间大小为200B， 则逻辑地址 110 对应的页号、 页内偏移量是多少？

页号 = 逻辑地址 / 页面长度（取整数部分）
= 110 / 50 = 2
页内偏移量 = 逻辑地址 % 页面长度（取余数部分）
= 110 % 50 = 10
逻辑地址可以拆分成页号、页内偏移量
通过查找页表，可知页面在内存中的起始地址。
物理地址（内存中的地址） = 页面在内存中的起始地址 + 页内偏移量

5.知识点总结