内存管理之二级页表详解

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一、内存寻址的页式内存管理

首先，您需要了解线性地址。
(1)线性地址被分成固定长度的组，称为页。页内的连续线性地址映射到连续的物理地址。
(2)分页段单元将所有物理地址划分为固定长度的页框，称为物理页。
(3)映射线性地址和物理地址的数据结构称为页表。
(4)可以看到，32位线性地址分为三个字段：高10位目录、中10位页表、低12位偏移量。每页包含4096字节数据，12位。
线性地址转换根据转换表分两步完成。第一个翻译表称为页目录表翻译，第二个翻译称为页表翻译。使用这种辅助模式的目的是减少每个进程页表所需的RAM量。
转换步骤：
(1)从cr3中取出进程的页目录地址(操作系统在调度进程时将此地址加载到相应的寄存器中)。前10个线性地址位。找到数组中对应的索引项。引入了两级管理模式，因此页目录中的项是页表地址而不是页地址。（又引入一个数组），页地址放在页表中。（3）根据线性地址的中间10位，找到页在页表（也是数组）中的起始地址。(4)将页的起始地址添加到线性地址的最后12位。获取最终需要对应物理地址的地址。

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二、对二级页表的总结

探索二页表的奥秘：更深入的理解与应用

我有幸在学习的路上对二页表进行了广泛的研究。今天我就等待专家的指正和启发，与大家分享我自己的理解和经验。

单级页表的问题是管理大型进程。当进程的内存需求超出页框所能承载的地址数据范围​​（210=1024）时，传统的页表结构就显得不够了。为了解决这个问题，创建了第二页表的概念。

考虑一下，如果逻辑地址的数量超过10个，则页框无法包含所有地址。这时，为了正确划分复杂的地址空间，我们需要重新分配大页表，就像进程的页一样。

构建二级页表有三个关键组成部分：主页号、二级页号和内部页偏移量。主页号是扫描的起始点，它与页索引表的起始地址结合起来，存储在进程控制块（PCB）中，助我们定位对应的辅助页表。

那么第二级页码就是导航地图上的下一级。块号这是确定数据的确切物理地址的关键步骤。

接口偏移量用于在找到页面起始地址后正确找到一小部分流程数据，就像在地图上找到某条路径一样。

访问内存时，如果没有快速表，二级页表的内存访问过程会比单级页表长一倍。一级页表需要两次查找（页表+数据），二级页表需要再查找两次（页索引表+页表），总共3次。

一般来说，二级页表有利于地址空间管理的层次化组织，特别是对于大内存需求，大大减少内存访问次数，提高系统效率。然而，其背后的复杂性使得设计和实现更具挑战性。