页和段的区别

页式，一个程序的各页是根据你的程序空间连续编址的，程序地址空间只有一维；

而段式，一个程序拆分成各段，独立编址（各段都从零开始编址），程序地址空间有两维。

例如一个50KB的程序，页式分配，不妨设每页4KB，各页地址分别为0~4，4~8 ...... 44～48；

而段式分配，各段地址则可能是0~20，0~20，0~10

对于page table我们可以优化，用下标代替页号，只保留frame no

我们来算一个我的操作系统的页的m和n

1.可以看到我的操作系统是64位 也就是m为64

2.可以看到我的操作系统默认的page size是4K那么4k等于2^2*2^10=2^12，那么n就等于12

页表的优缺点

块表

硬件页表

页表也是放在内存中的

我们读取对应的寄存器PTBR的值，page-table base register（PTBR）指向页表

我们每次转化物理地址都需要访问主存访问，第一次访问对应的页表（页表是在内存中的），第二次才根据页表定位到页号。

TLB（Translation look-aside Buffer）这里不翻译，翻译太多了大家理解英文就行

是一种专用的页表缓存，能非常快的查找

学过计算机组成原理，我们都知道cache的优劣完全由命中率决定

原理都是命中即直接取cache值，未命中就去内存中的page-table中查找，这里如果要提高命中率就需要把程序常用的表录入TLB。

访问流程

命中直接防

命中率分析

百分之八十命中率（命中只需要访问一次内存），未命中就访问两次内存

百分之九十九命中率

0.99 * 100 + 0.01 * 200 = 99 + 2= 101 ns

保护机制

操作系统基本单位为2KB

整个虚拟地址大小为12287，分页可以得到12287B/2048B左取值得到5，也就是只能分五页，五页离散放入内存中，page-table页只要0-5的下标里有对应的frame number且valid-invalid bit值有效。而剩下两个下标对应valid-invalid bit值无效，代表frame number无效，如果取到报越界错误。

这个valid-invalid bit可是是bits，因为有些页可能是只读，也能是读写，所以可以添加更多有效位去代表更多属性，但这个是要消耗资源的，所以需要权衡利弊。

共享

这里有个pure code概念，前面我们说了有些页的内容是只读或读写，这个code可以让很多人读取，但是如果要是多人写入那么会出很多问题，所以一般是只读

但是页表也是存入内存中的，那么如果页表过大，我们如何解决页表连续的问题

我们引入一个问题

每个进程都有页表

这只是一个进程的表可能就要达到4MB，所以我们还是需要将表拆分，离散存储。

我们根据上面的问题发现，如果表离散存储有需要一个记录离散表的东西

页目录（page of page-table）

上面这个叫做两级页表，而我们举例的是32位的，64位就需要更多级

x86-64位架构的机器用的是四级的页表