分页存储管理：位示图法与空闲页面链表

"页式存储管理使用位示图和链表方法来管理内存分配，其中位示图用于快速查看哪些页面是空闲的，而链表则用于链接空闲页面。在分页系统中，内存被划分为固定大小的页框，逻辑地址由页号和页内偏移量组成。每个进程都有一个页表，存储页号和对应的页框号，页表存放在内存中。此外，为了实现内存分配和回收，系统维护了一个空闲分区表，可以采用位示图或空闲页面链表来跟踪内存的使用情况。动态地址重定位通过硬件页表寄存器加速页面转换，使得页号能够转换成实际的物理地址。" 在分页式存储管理系统中，内存被划分为固定大小的页框，这些页框是内存分配的基本单位。每个进程的逻辑地址空间被划分为同样大小的页面，页面的编号从0开始。逻辑地址由两部分组成：页号和页内偏移量。例如，如果地址总线是32位，其中12位用于页面，那么页面大小为4KB（2^12字节），总共可以有2^(32-12) = 1MB的地址空间。 页表是核心的数据结构，它保存了进程的每个页面与其在内存中实际位置（页框号）的映射关系。每个进程都有自己独立的页表，存储在内存中。位示图法是一种有效的管理空闲页框的方法，通过一个位数组来表示每个页框的状态，1代表空闲，0代表已分配。这种方法便于快速查找和分配空闲页框。 另一方面，空闲页面链表将所有未使用的页框链接在一起，便于按需分配。当需要分配内存时，可以从链表中找到一个空闲页框并将其分配出去；当页面被释放时，将其放回链表。 动态地址重定位是分页系统的关键特性，它允许进程在内存中的任何位置加载，而不局限于特定的物理地址。硬件页表寄存器保存当前进程页表的内存地址，这样处理器在处理逻辑地址时，可以通过页号查找到对应的页框号，再结合页内偏移量计算出物理地址，从而完成地址转换。 页式存储管理解决了固定分区和可变分区内存管理中的一些问题，如内部碎片和外部碎片。通过不连续的存储分配，可以更有效地利用内存空间。然而，页式存储管理也引入了页表和地址转换的开销。多级页表和反置页表是优化这种开销的手段，它们旨在减少访问页表所需的时间，尤其是在大型地址空间中。 位示图法和链表方法是分页式存储管理中实现内存分配和回收的有效策略，而动态地址重定位确保了进程逻辑地址到物理地址的正确映射，使得进程可以在内存的任意位置执行。这些机制共同提高了内存利用率和系统的灵活性。