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页表

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页表是一种特殊的数据结构，放在系统空间的页表区，存放逻辑页与物理页帧的对应关系。每一个进程都拥有一个自己的页表，PCB表中有指针指向页表。 ^[1]

简介

分页系统中，允许将进程的每一页离散地存储在内存的任一物理块中，为了能在内存中找到每个页面对应的物理块，系统为每个进程建立一张页面映射表，简称页表。页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射。

页表长度就是页表项的个数。页表长度=虚存容量/页面大小。

比如虚存容量为1GB，则虚拟地址是30位，2^30，如页面大小为4KB(z^12)，则页表长度是 2^30/2^12=2^18=256K

逻辑地址：CPU所生成的地址。CPU产生的逻辑地址被分为 :p （页号）它包含每个页在物理内存中的基址，用来作为页表的索引；d （页偏移），同基址相结合，用来确定送入内存设备的物理内存地址。

物理地址：内存单元所看到的地址。逻辑地址空间为2^m，且页大小为2^n，那么逻辑地址的高m－n位表示页号，低n位表示页偏移。

逻辑地址空间:由程序所生成的所有逻辑地址的集合。

物理地址空间:与逻辑地址相对应的内存中所有物理地址的集合,用户程序看不见真正的物理地址。

注：用户只生成逻辑地址，且认为进程的地址空间为0到max。物理地址范围从R+0到R+max，R为基地址,地址映射－将程序地址空间中使用的逻辑地址变换成内存中的物理地址的过程。由内存管理单元（MMU）来完成。

分页逻辑地址 =P(页号).d(页内位移)

分页物理地址=f(页帧号).d(同上)

P = 线性逻辑地址/页面大小

页表

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d= 线性逻辑地址-P*页面大小

实现从页号到物理块号的地址映射。

逻辑地址转换成物理地址的过程是：用页号p去检索页表，从页表中得到该页的物理块号，把它装入物理地址寄存器中。同时，将页内地址d直接送入物理地址寄存器的块内地址字段中。这样，物理地址寄存器中的内容就是由二者拼接成的实际访问内存的地址，从而完成了从逻辑地址到物理地址的转换。

用固定大小的页(Page)来描述逻辑地址空间，用相同大小的页框(Frame)来描述物理内存空间，由操作系统实现从逻辑页到物理页框的页面映射，同时负责对所有页的管理和进程运行的控制。

一个32位逻辑地址空间的计算机系统，页大小为4KB，那么页表有一百万条目。假设每个条目占4B，则需要4MB物理地址空间来存储页表本身。利用多级页表，可以减少页表所占用的空间。

一个逻辑地址(32位系统，页大小 4K) 可以被分为 :一个20位的页号 +一个12位的偏移。如果对页表进行再分页，那么页号分解为:一个10位的页号 +一个10位的偏移。因此，一个逻辑地址表示如下 :p1 是用来访问外部页表的索引, p2 是外部页表的页偏移。

此时，两级32位分页结构的地址转换机制如下：

转换后备缓冲器TLB(translation lookaside buffer)是小、专用、快速的硬件缓冲，只包括页表中的一小部分条目。如果页号在TLB中，得到帧号，访问内存;否则从内存中的页表中得到帧号，将其存入TLB，访问内存。

视频

页表及页表项的设计