分页机制

定义

分页机制(Paging)是一种内存管理方式,它将虚拟地址空间和物理内存都划分为大小固定的块:虚拟空间中的块称为页(Page),物理内存中的块称为页框(Frame),通常每块大小为 4KB。

核心机制

• 页表:记录每个虚拟页到物理页框的映射关系,由操作系统维护。
• 地址转换:虚拟地址被拆分为页号与页内偏移,通过页表查得物理页框后再加偏移得到物理地址。
• TLB:转换后备缓冲器缓存常用映射,加速地址转换。
• 多级页表:通过多层页表结构减少页表本身占用的内存。

作用

分页机制有效解决了内存的外部碎片问题,因为任意空闲页框都可分配给任意虚拟页,无需连续的物理空间。它是实现虚拟内存的核心基础,使按需调页和内存隔离成为可能。与之相对的分段按逻辑单位划分内存,现代系统多以分页为主,部分架构采用段页式结合的方案。分页也会产生少量内部碎片。