计算机系统-理论-内存分页机制/线性地址/虚拟内存

假设内存中运行三个程序，分别是程序A，B，和C，三个程序将内存瓜分如下图

上图表示内存一共有6个字节，A程序用了12两个字节，B用了34两个字节，C用了56两个字节，现在如果A和C两个程序运行完毕，那么系统会将1256这四块内存清空，此时可知：程序有4个字节空间，但是却被B程序隔开了，虽然程序有4个字节空间，但是无法运行4个字节的程序，这就是内存碎片，而内存分页机制，就是用来解决上述情况的

上述说的内容是在启用分页机制的情况下，80386新增的寄存器CR0中的第31位决定是否开启分页机制，这个位叫做PG，如果PG=0，则表示不启用分页

现在有一个程序D，D的大小为4个字节，那么在开启分页功能的情况下

上图可以看出，页将本来不连续的内存，通过线性地址的方式，变成了连续的

换入和换出：如果一个程序很大且内存很小，比如程序1G，内存4M，那么需要使用换入和换出的方式来运行这个程序，首先将1G的内存分割成固定大小的块，当前运行的块，放到内存中，而没运行的块，放到硬盘上，当内存中运行的块运行完毕之后，则将这块代码放回硬盘上，称作换出，而接下来需要运行的代码，需要从硬盘上挪到内存中，这叫做换入，由此可见，硬盘也会充当内存

虚拟内存：基于分页+硬盘充当内存，两个条件，产生的内存形态就叫做虚拟内存

页表：在内存中，有一段空间是用来存放虚拟内存和物理内存之间的对应关系的，这段空间叫做页表

MMU：MMU是挨着CPU的一个硬件，用来解析页表的，CPU发出一个虚拟的线性地址，MMU要去内存中查询一下对应的物理地址是多少，然后在将真实的物理地址放到地址总线上，这产生的问题就是，每次都要MMU额外查询一次物理内存，所以解决的方式应该是第一次查询页表的时候，MMU会将这个页表内容缓存起来（注：至少从MINIX操作系统来看是这样的，其他系统应该也一样，要不然那岂不是每次都要交互两次吗）

注：本文与20211027最后修改了一次，所以上述配图个人感觉应该需要重新替换，且文中话术应该重新组织，以便于他人更好理解，但是暂时没时间。。

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