分段和分页的本质,它们是如何产生的,以及它们在内存管理中的作用。比较这两种机制的异同,在实际应用中的优势和局限

本文主要是介绍分段和分页的本质,它们是如何产生的,以及它们在内存管理中的作用。比较这两种机制的异同,在实际应用中的优势和局限,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

分段和分页是为了做什么而产生的?

MMU(内存管理单元 Memory Management Unit) 将虚拟地址翻译为物理地址的主要机制其中两种就是分段和分页,第三种是段页。

 

分段和分页是什么?

分段:分段将逻辑地址空间划分为若干个不同长度的段(segments),每个段代表程序中的一个逻辑单元,例如代码段、数据段、堆栈段等。分段机制下的虚拟地址是两部分构成:段号和段内偏移量。

分页:分页将逻辑地址空间和物理内存空间划分为固定大小的页(pages),通常为连续的 2 的幂大小,如 4 KB或 4 MB。分页机制下的虚拟地址由两部分组成:页号和页内偏移量。

 

区别和联系

相同

1)都是非连续内存管理的方式。

2)都是将虚拟地址映射到物理地址的机制。

不同

1)分段会有外部内存碎片问题(内存块不连续,导致无法进行完整分配问题)

2)分页是从内存利用率的角度进行考虑,分段是从用户角度进行考虑,用于数据保护。

3)分页的大小固定,由操作系统决定;分段大小不确定,由用户程序决定。

 

分段对性能的影响

1)内存碎片:分段可能导致内存碎片,因为每个段的大小可以不同,随着时间的推移,内存中可能会出现许多无法被有效利用的小块内存。

2)内存浪费:如果一个段中的某些部分未被使用,这部分内存仍然会被分配给该段,造成内存浪费。

3)地址转换开销:分段需要进行地址转换,这涉及到查找段表,增加了CPU的负担。

分页对性能的影响

1)页表开销:每个进程都需要一个页表来存储虚拟地址到物理地址的映射,这会占用大量的内存空间。

2)页表查找开销:每次内存访问都需要查找页表,这会增加内存访问的时间。

3)内部碎片:分页可能导致内部碎片,因为即使一个页只被部分使用,整个页也会被分配给该进程。

 

这篇关于分段和分页的本质,它们是如何产生的,以及它们在内存管理中的作用。比较这两种机制的异同,在实际应用中的优势和局限的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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