分页式存储管理详解

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分页式存储管理是现代操作系统中用于管理内存的重要技术。它允许将程序分割成多个页面，并将这些页面存储在主存中的不同位置，从而实现更有效的内存使用和管理。本文将详细介绍分页式存储管理的基本原理、核心概念以及相关的优化技术。

分页式存储管理允许作业存放在若干个不相邻的分区中，既可免去移动内存信息而产生的工作量，又可充分利用主存空间，尽量减少主存碎片。

页框：主存空间按物理地址分成多个大小相等的区，每个区称为块（又称页框page frame）
页面：程序（作业）按逻辑地址分成多个大小相等的区，每个区称为一个页面(page)，大小与页框大小相等
页表：页表是记录逻辑空间（虚拟内存）中每一页在内存中对应的物理块号。但并非每一页逻辑空间都会实际对应着一个物理块，只有实际驻留在物理内存空间中的页才会对应着物理块。
页表是需要一直驻留在物理内存中的（多级页表除外），另外页表的起址和长度存放在 PCB（Process Control Block）进程控制结构体中。
逻辑地址形式：页号和单元号
页表、作业表和地址转换
逻辑地址 =页号* 页长 + 单元号【通过页号查找页表】
物理地址 =页框号（块号） * 块长 + 单元号

通常页表存放在主存中，因此按逻辑地址访问某个主存地址内容时，需要涉及二次主存访问，效率较低
相联存储器，一个专用的高速缓冲存储器，用于存放最近被访问的部分页表，是分页式存储管理的重要组成部分。
快表，存放在相联存储器中的部分页表内容
快表是为了加快虚拟地址到物理地址这个转换过程而存在的。页式存储管理的快表一般存放在 CPU 内部的高速缓冲存储器 Cache。快表与页表的功能类似，其实就是将一部分页表存到 CPU 内部的高速缓冲存储器 Cache。CPU 寻址时先到快表查询相应的页表项形成物理地址，如果查询不到，则到内存中查询，并将对应页表项调入到快表中。但，如果快表的存储空间已满，则需要通过算法找到一个暂时不再需要的页表项，将它换出内存。因为高速缓冲存储器的访问速度要比内存的访问速度快很多，因此使用可以大大加快虚拟地址转换成物理地址。根据统计，快表的命中率可以达到 90%以上。