操作系统的多级页表结构，可以节省页表所占空间吗？

操作系统中的多级页表的问题~

系统分配给每个进程的虚拟地址都是4G，那么采用一级页表需要4G／4K个表项，如果每个页表项是4B，那么需要4MB的内存空间。但是大多数程序根本用不到4G的虚拟内存空间，比如hello world程序，这样一个几kb的程序却需要4MB的内存空间是很浪费的。如果采用二级页表，那么一级页表只需要4KB的空间用来索引二级页表的地址，像hello world这样的程序可能只需要一个物理页，那么只需要一条记录就可以了，故对于二级页表也只要4KB就足够了，而一级页表中的其他表项可能为空，所以这样只需要8KB就能解决问题。

一、理解这样一个概念，操作系统为了方便管理内存，将内存划分成很若干个页，每个页表项就代表一个页的地址（页的地址，不是内存地址）。
二、4B大小的页表项，意味着支持最大的页表数是2的32次方=4294967296 (4B=32bit)，一个页的大小4K，那么4B大小的页表项，表示操作系统支持4294967296*4K = 16GB大的内存。

三、现在问题是页表占用一定的内存。
（一）现在假设有2GB（一定要小于16GB）内存。
1、那么它一共有2GB/4KB=512K个页，也就是说页表项有512K项，而每个页表项的大小4B，那么页表在内存中占用的大小是：512K*4B=2MB，意味着，只要2MB就可以表示512K个页（每个页是4KB，总内存大小是2G），它页表本身占用了2MB/4K=512个页。2、这一题 就是问你1个页可以表示多少个页表项，4KB/4B=1024个页表项。页面大小与页表项没有绝对的关系，但它们有这样关系：
（二）页面大小 * 2 ^(页表项大小)=操作系统最大支持内存大小（虚拟内存）
1、本题是 4K * 2^(4B) = 16GB
2、页表占用内存 = 操作系统内存/页面大小 * 页表项大小，本题是,假设操作系统内存为2GB。 2GB/4KB*4B = 2MB3、页表占用的页数是=页表占用内存/页面大小，这题同上假设2MB/4K=512个页。
扩展资料

一、地址结构
1、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。
2、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。
3、逻辑地址空间:由程序所生成的所有逻辑地址的集合。
4、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。
5、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。
6、分页逻辑地址 =P(页号).d(页内位移)
7、分页物理地址=f(页帧号).d(同上)
8、P = 线性逻辑地址/页面大小
9、d= 线性逻辑地址-P*页面大小
二、基本分页存储管理方式
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。

三、分级页表
1、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。
2、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。
参考资料来源：百度百科-页表

如果所有地址空间都有映射，那么页表级数越多，越浪费内存。但是，一般情况下有多少地址空间会被映射呢？看看你系统上的程序，占用几十兆内存的程序就已经比较猛了吧~ 那么，假设大多数地址空间是没有映射的。一级页表不管你映不映射，所有表项都必须存在；多级页表呢？如果第一级里面，某一个入口没有映射，那么这个入口下面的第二级、第三级页表就都不需要了。

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德兴市17547799019： 操作系统的多级页表结构,可以节省页表所占空间吗? - ？
微通益祺： 例如win2000的2级页表结构,网上很多人说用一级页表占4M,而二级页表仅占8K,但是在谭耀铭编写的2006版…

德兴市17547799019： 操作系统中的多级页表的问题 - ？
微通益祺： 如果只有一个页表,页表长度会很大,远超标准的一个页框大小.分配连续内存不一定成功,违背分页的初衷.多级页表的其中一个目的就是使得单个页表的最大长度限制在一页.

德兴市17547799019： 页面大小和页表项之间有必然的联系么? - ？
微通益祺： 理解这样一个概念,操作系统为了方便管理内存,将内存划分成很若干个页,每个页表项就代表一个页的地址(页的地址,不是内存地址).4B大小的页表项,意味着支持最大的页表数是2的32次方=4294967296 (4B=32bit),一个页的大小4K,...

德兴市17547799019： 谁能简洁明了地解释一下什么是多级页表(操作系统问题)?最好用形象的比喻,谢谢 - ？
微通益祺： 简单明了的形象的比喻是: 多级页表就好比多级目录,比如教材,都是先分章,每章再分节,这个就是多级页表的思想.页表不是直接就是页表项的一个大数组,而是先是一级页目录,然后每个目录项存放的是页表的首地址.就好比,先是章目录,然后每个章目录告诉你章的节目录在那里.(Windows x86架构下就是用的两级页表).

德兴市17547799019： 操作系统内存管理中的内存分页管理与分段管理的地址结构有何区别. - ？
微通益祺： 1.操作系统最大的功能就是管理功能,管理进程调度、管理内存、管理文件系统、管理I/O,....其中最核心的功能是进程管理,但管理的基础是内存管理,只有把内存管理好了,才能使进程在这个广阔的舞台上自由表演.2.系统工作模式有三...