内存分页

在未开启分页机制时，段基址 + 段内偏移计算出的线性地址就是物理地址，对于一个程序，由于线性地址是由编译器编译出来的，它本身是连续的，所以物理地址也必须要连续。

造成问题：

当内存中有三个进程A、B、C如下图，当B执行结束后，执行进程D，D的大小位20M+3kb，由于需要连续的内存执行D，而D需要的内存空间，大于内存中任何一块空闲的区域，导致内存不足。

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解决方法：

将线性地址到物理地址一一对应的关系解除，重新建立一种映射，使得线性地址是连续的，而物理地址可以不连续。

在CPU中，这种映射关系通过一张表来实现，该表就是页表。

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分页机制

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开启分页机制后，每个进程都有独立的4GB虚拟地址空间，共享4GB物理地址空间。每个进程的代码段和数据段在逻辑上被拆分为以页为单位的小内存快。接着操作系统开始为这些虚拟内存页分配真实的物理内存页，它查找物理内存中可用的页，然后在页表中登记这些物理页地址，这样就完成了虚拟页到物理页的映射。

一级页表

页表为表示4G空间，将32位地址分成高低两部分，低地址部分表示内存块大小，高地址部分表示内存块数量：内存块数*内存块大小=4GB

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CPU中采用页大小为4K，即2的12次方，页表项数量为2的20次方，1048576个。

页部件转化地址过程：用线性地址的高20位在页表中索引页表项，用线性地址的低12位与页表项中的物理地址相加，所求的和便是最终线性地址对应的物理地址。

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二级页表

一级页表中的页表项需要提前建立，为做到动态创建页表项，CPU建立了二级页表机制。

二级页表将原来1M个页表项拆分为1K*1K，即将一级页表拆分为1K个，每个页表包含1K个页表项，使用页表目录来存储这些页表项。每个页表的物理地址在页目录中以页目录项的形式存储，最多1024个项。

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二级页表地址转换

32位虚拟地址，高10位表示页目录索引，找到对应页表地址，中间10位表示页表索引，找到对于物理页地址，低12位表示页内偏移，找到对应物理地址：

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页目录项和页表项结构

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由于页目录项和页表项中都是物理页地址，标准页大小是4KB，故地址都是4K的倍数，低12位是0，所以只需要记录物理地址高20位。因此，剩余12位（0~11）可以用来添加其他属性。