Memory 什么是计算机科学中的分段和分页？

我在谷歌上搜索了很长一段时间，但我仍然不明白它是如何工作的，因为大多数解释都是非常技术性的，并且没有插图来让它更清楚。我的主要困惑是，它与虚拟内存有什么区别

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我希望这个问题在这里有一个很好的解释，这样其他问同样问题的人可以在谷歌上找到它

我不得不承认，这两个概念在一开始看起来相当复杂和相似。有时，他们也被教得很混乱。我认为可以在osdev.org上找到一个很好的参考：

为了完整起见，我也会在这里解释，但我不能保证正确性，因为我已经有几个月没有开发操作系统了

16位旧数据的分割 分割是这两个概念中比较古老的一个，在我看来，它更令人困惑。分段工作-正如名字所说-分段。段是特定大小的连续内存块。要访问每个段中的内存，我们需要一个偏移量。这使得总共有两个地址组件，它们实际上存储在两个寄存器中。分段的一个想法是扩大只有16位寄存器的内存。另一种是某种保护，但不像寻呼那样复杂

因为我们现在使用两个寄存器来访问内存，所以我们可以将内存分为块——如上所述，即所谓的段。考虑1MB（2 ^ 20）的内存。这可以分成每16字节的65536（2^16，因为16位寄存器）段。当然，偏移量也有16位寄存器。用16位寻址16字节是非常无用的，所以决定了段可以重叠（我认为这在当时也有性能和编程方面的原因）

以下公式用于通过分段访问1MB内存：

Physical address = (A * 0x10) + B

这意味着该段将是偏移的16倍。这也意味着地址0x0100可以通过多种方式访问，例如通过A=0x010和B=0x0，但也可以通过A=0x0和B=0x0100

这是旧16位时代的分割

如果您查看汇编程序或自己尝试一些东西，您会发现它们甚至在汇编程序中有所谓的寄存器：CS和DS（代码段和数据段）

32位天内的分段 后来引入了一个所谓的全局描述符表（GDT）。这是一个全局表（在RAM中的特定位置），其中给出了每个段的段号、内存地址和几个其他选项。这使我们更接近分页的概念，但它仍然不一样

所以现在程序员自己可以决定段应该从哪里开始。一个新的概念是，在GDT中，可以决定一个段应该有多长。因此，不是每个段都必须是64kB长（2^16，因为有16位寄存器），但是限制可以由程序员定义。可以有重叠的线段，也可以是完全分离的线段

现在访问A:B时（仍然有两个用于访问内存的寄存器），A将是GDT中的条目。因此，我们将在GDT中查找第A个条目，并查看段从哪个内存位置开始，以及它有多大。然后检查B（偏移量）是否在允许的内存区域内

寻呼 现在分页与较新的分段方法没有太大区别，但在分页时，每个页面都有一个固定的大小。因此，限制不再可编程，每个页面（当前）有4kb。此外，与at分段不同，逻辑地址空间可以是连续的，而物理地址不连续

分页还使用表来查找内容，您仍然可以将逻辑地址拆分为多个部分。第一部分是页表中条目的编号，第二部分是偏移量。但是，现在偏移量的固定长度为12位，以访问4kb。您也可以有两个以上的部分，然后将使用多页表。两级页面表非常常见，对于64位系统，我认为甚至三级页面表也很常见

结束 我希望我至少能解释一下，但我认为我的解释也令人困惑。最好的办法是深入内核编程，并在引导操作系统时尝试实现最基本的东西。然后你会发现一切，因为由于向后兼容，一切都仍然在我们的现代PC上。

我指示你

及

分割正在逐渐消失。我怀疑将来寻呼也会如此

编辑：让我补充一点澄清

分段和分页是内存管理的两种不同方式，但它们通常做两件事。冒着过分简化的风险：

分段允许进程访问超出自然指针大小所允许的内存

分页允许进程访问超过系统物理支持的内存

部分：

PDP-11是一个16位系统。这允许寻址64K内存。后来的PDP-11系统的内存比这多得多。一个进程可以将不同的物理内存段映射到该64K内存中。一个进程只能访问64K内存，但它可以更改在该64K内存中可以访问的内存

8086及其后继者将分段技术带入了一门高级艺术。使用更复杂的基址寄存器系统，进程可以访问更大的内存区域

寻呼： 是一种系统，在该系统中，进程可以看到被划分为页的连续（或相对如此）内存地址范围。例如，VAX处理器有32位地址（理论上允许访问4GB内存），而计算机通常有8、16、32MB内存。一个进程可以访问比系统实际拥有的内存多得多的内存（加上多个进程）

这些系统为进程提供了一个连续的内存范围（虚拟内存），分为页（大约512-2048字节）