分页存储管理的基本原理

分页存储管理的基本原理分页存储管理是一种计算机内存管理技术，用于将主存（RAM）划分为固定大小的页框（Page Frame）和相同大小的逻辑页面（Page）。

它的基本原理是将进程的逻辑地址空间划分为固定大小的逻辑页面，然后将这些逻辑页面映射到物理内存中的页框。

下面是分页存储管理的基本原理：
1. 逻辑页面划分：进程的逻辑地址空间被划分为固定大小的逻辑页面，每个页面具有相同的大小。

逻辑页面的大小通常是2的幂次，如4KB、8KB等。

2. 物理页面划分：物理内存也被划分为固定大小的页框，与逻辑页面大小相同。

页框的数量和大小取决于系统的物理内存容量。

3. 地址映射：当进程访问一个逻辑地址时，操作系统将逻辑地址分为页号和页内偏移量。

页号用于在页表中查找对应的页表项，页表项记录了逻辑页面与物理页框之间的映射关系。

通过页表项，操作系统可以确定逻辑页面对应的物理页框。

4. 页表管理：操作系统维护每个进程的页表，用于记录逻辑页面与物理页框的映射关系。

页表可以存储在主存中的一个特定位置，也可以使用硬件支持的高速缓存（例如，TLB）进行快速查找。

5. 缺页处理：当进程访问一个逻辑页面，但该页面尚未被加载到物理内存时，发生了缺页（Page Fault）。

操作系统会将缺失的页面从辅助存储设备（如硬盘）加载到物理内存的一个空闲页框中，并更新页表，建立逻辑页面与物理页框之间的映射。

6. 页面置换：如果物理内存中的页框已满，无法容纳新的页面，操作系统需要进行页面置换（Page Replacement）。

页面置换算法用于选择要被替换出的页面，并将新页面加载到被释放的页框中。

通过分页存储管理，操作系统可以将进程的逻辑地址空间分割为固定大小的页面，以提供更高效的内存管理和地址空间隔离。

它使得进程可以访问超出物理内存容量的逻辑地址空间，而不需要连续的物理内存空间。

同时，它也引入了缺页和页面置换的开销，这是由于页面的延迟加载和可能的页面置换操作。

因此，设计高效的页面置换算法对于系统性能至关重要。