虚拟记忆怎么分页
2025-06-05 12:13:13
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虚拟内存的分页机制通常通过页表（Page Table）实现，将虚拟地址映射到物理地址。以下是分页的核心概念和表格示例：
1. 分页的基本原理
虚拟页（VPN）：进程地址空间被划分为固定大小的页（如4KB）。
物理页（PPN）：物理内存对应相同大小的页帧（Page frame）。
页表（Page Table）：存储虚拟页到物理页的映射关系，每个进程独立拥有。
2. 页表项（PTE）结构示例
| 字段名 | 描述 |
|---|---|
| 有效位（V） | 1表示该页在物理内存中，0表示缺页（需从磁盘加载）。 |
| 物理页号 | 虚拟页对应的物理页帧号（若有效位为1）。 |
| 脏位（D） | 标记页是否被修改（决定换出时是否需要写回磁盘）。 |
| 访问位（A） | 记录页是否被访问（用于页面置换算法如LRU）。 |
| 保护位 | 控制页的读写/执行权限（如用户态/内核态）。 |
3. 地址转换流程
虚拟地址拆分：
虚拟地址 = 虚拟页号（VPN） + 页内偏移量（Offset）
例如：32位地址，页大小4KB → VPN占高20位，Offset占低12位。
查页表：
通过VPN索引页表，找到对应的PTE，获取物理页号（PPN）。
生成物理地址：
物理地址 = PPN + Offset。
4. 多级页表示例（以二级页表为例）
| 层级 | 作用 |
|---|---|
| 页目录 | 存储二级页表的基地址，索引由虚拟地址的高10位决定。 |
| 页表 | 存储实际物理页号，索引由虚拟地址的中间10位决定。 |
| 偏移量 | 低12位直接用于页内寻址。 |
地址转换示例：
虚拟地址 0x12345678 → 拆分为：
页目录索引：0x48（高10位）
页表索引：0x34（中10位）
偏移量：0x678（低12位）
5. 性能优化技术
TLB（快表）：缓存频繁访问的页表项，加速地址转换。
倒排页表：仅存储已分配的物理页，节省空间（用于大内存系统）。
6. 分页与表格的关系
分页机制本身通过页表（表格结构）管理映射关系。例如：
线性页表：单层数组，直接通过VPN索引。
哈希页表：通过散列函数快速定位PTE（如PowerPC）。
如果需要具体的代码实现或更详细的表格结构，可参考操作系统源码（如Linux的mm_struct和pgd_t结构）。
