基本思想
- 将程序的逻辑地址空间划分为等长的页（Page）
- 将物理内存划分为同样大小的页帧（Page Frame）
- 逻辑上连续的空间在物理内存中可以分散存放在不同页帧
- 页大小定为 2 的 k 次幂：地址转换中的除法/乘法可转化为移位操作，提高效率
重点 页表（Page Table）
- 每个进程一张独立页表，PCB 中有指针指向其页表
- 页表为数组结构：数组下标 = 逻辑页号（自然映射，无需额外存储页号），节省内存
- 页表项内容：物理页帧号 + 权限位（读/写/执行）+ 状态位等
- 存储于系统空间
地址转换
- 逻辑地址 = 页号（高位）+ 页内偏移（低位）
- 物理地址 = 帧号（高位拼接）+ 页内偏移（低位）—— 位拼接，区别于段式的加法拼接
- 由 MMU（内存管理单元）硬件完成
- 转换流程：
- 从 PCB 获取该进程页表起始地址
- 线性逻辑地址拆分为页号 P 和页内偏移 W
- 以 P 为下标查页表，得到物理页帧号 F
- 物理地址 = F（高位拼接）+ W（低位）
TLB（快表，Translation Lookaside Buffer）
- 两次访存问题：查页表（1 次）+ 取数据（1 次），共 2 次内存访问
- TLB：一组高速联想寄存器，存放近期访问的页表项，容量有限（通常 8~12 项）
- 利用程序局部性提高命中率
- 命中率计算实例（一次访存 750ns，查 TLB 50ns）：
- 命中率 80%：平均访问时间 = 80% × (50+750) + 20% × (50+750+750) = 950ns
- 无 TLB：2 × 750 = 1500ns
- 进程切换时，TLB 需刷新并装入新进程的页表项
空闲页帧管理：Bitmap（位图）
- 每个物理页帧对应位图中的一位（0 = 空闲，1 = 占用）
- 相比链表极大节约存储空间
- 计算实例：256MB 内存 / 4KB 页大小 = 65536 页帧 → 65536 bit = 8192 字节
共享与保护
- 共享：不同进程的页表项指向同一物理页帧（如多进程执行同一程序，共享代码段）
- 保护：
- 页表长度寄存器：检查逻辑页号是否越界
- 权限位：页表项中增加访问权限字段（只读/读写/执行）
优缺点
- 优点：无外部碎片，物理内存不要求连续，内存利用率高
- 缺点：页表占用额外空间，页内可能有少量内部碎片（平均半页），需一次性装入全部逻辑页，对用户不自然（与程序逻辑结构无关）
相关概念