| date | comments | categories | tags | permalink | title | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2020/3/3 |
true |
|
|
3.19 |
内存分区与分页(多级分页和快表) |
操作系统把程序加载到内存的时候，肯定是要分配内存区间。如果直接粗暴的采用，要多少给多少的“切割”方法， 会造成内存碎片的问题。即空闲的总空间是可以加载一个进程，但是由于这些内存的地址并不连续，造成实际上不能非配。有足够的内存，却不能分配，这就造成了内存的浪费。
这时就引入了内存分页的概念，就是像切面包一样，把内存切割成4K等分的“页”，页是分配内存的最小单位，也就是说当操作系统为一个程序非配内存的时候，只能分配整数个“页”内存。这样每个进程就最多浪费4k的空间。
我为什么是4k，4k就是2的12次方，给定一个内存地址，进行移位操作，右移12位，就是页框的地址。
如上所说的用4k作为一页来划分内存，虽然避免了碎片太多等问题，但是又引入了新的问题。 那就是页表有可能太大，会浪费掉一部分内存。如32位机，页表的大小就会达到4M，也就是说哪怕再小的程序，至少也要占4M以上的内存。为了解决这个问题，就引出了多级分页的概念——不止按4K为大小分割，可以用类似于书籍目录的方式，分为“章”——较大粒度内存，分为“节”——较小粒度内存。这样多级页表，相当于一级目录，二级目录，三级目录，如此就可以很快定位到物理内存，而不用保存一个4M大的页表。
多级分页的应用节省了内存，但也占用了更多的时间，在只有一级分页的情况下，只需要寻址一次就可以定位到物理内存，多级分页就需要多次寻址，这就造成了更多的时间消耗。虽然操作内存的时间相对于人来说很短，但是寻址的动作几乎无时无刻不在进行着，所示多级页表造成的时间浪费不可忽略，为了解决这个问题，计算机在硬件上引入了 快表的概念。 快表的实质就是用一个寄存器保存经常用到的内存地址，通过寄存器直接定位到物理内存地址。当然快表能够奏效也是有前提的，那就是通常情况下经常被操作的内存位置是相对稳定的。