操作系統采用分頁式存儲管理方法，以解決連續分配內存方式產生的碎片問題。傳統的連續分配方式會形成許多“碎片”，為了解決這個問題，可以通過緊湊的方式將碎片拼接成一塊大的空間，但是這個拼接過程會導致系統開銷

操作系統采用分頁式存儲管理方法，以解決連續分配內存方式產生的碎片問題。傳統的連續分配方式會形成許多“碎片”，為了解決這個問題，可以通過緊湊的方式將碎片拼接成一塊大的空間，但是這個拼接過程會導致系統開銷過大。因此，人們開始探索一種新的存儲管理方式，即離散分配方式。

離散分配方式

離散分配方式允許將一個進程直接分散地裝入到許多不相鄰的分區中，不需要進行“緊湊”操作。根據離散分配的基本單位不同，可以有兩種存儲管理方式：分頁存儲管理方式和分段存儲管理方式。

在分頁管理方式中，基本單位是頁，稱為分頁存儲管理方式。每個進程的邏輯地址空間被分成若干個大小相等的頁面或者頁，并為每個頁面加以編號。對應地，內存空間也被分成與頁面相同大小的若干個存儲塊，稱為物理塊或頁框，并加以編號。在為進程分配內存時，將進程中的若干個頁面分別裝入到多個可以不相鄰的物理塊中。但是，在分頁系統中，如果不具備頁面對換功能（將處于阻塞狀態且優先級低的進程對換到外存），則稱為基本的分頁存儲管理方式，或稱為純分頁存儲管理方式。它不具有支持實現虛擬存儲器的功能，要求把每個作業全部裝入內存后才能運行。

頁面與頁表

在分頁存儲管理方式中，頁面是邏輯地址空間的基本單位，物理塊是內存空間的基本單位。頁面和物理塊之間通過頁表進行映射。頁面和物理塊的大小對分頁系統的性能有著重要影響。

頁面大小的選擇需要權衡內存利用率和頁表長度。如果頁面太小，會減小內存碎片的總空間，提高內存利用率，但會導致頁表過長，占用大量內存，降低頁面換進換出的效率。而如果選擇的頁面較大，可以提高頁面換進換出的速度，減少頁表的長度，但會增加頁內碎片的大小。通常頁面的大小應選擇適中，且為2的冪次方。

頁表和地址變換機構

在分頁系統中，為了能夠找到每個頁面所對應的物理塊，系統為每個進程建立了一張頁表。頁表記錄著邏輯地址到物理塊號的映射關系。當進程執行時，通過查找頁表找到對應的物理塊號。

為了實現從邏輯地址到物理地址的轉換，操作系統需要設置地址變換機構。地址變換機構的基本任務是將邏輯地址轉換為物理地址。在基本的地址變換機構中，頁表的功能可以由一組專門的寄存器來實現。一個頁表項用一個寄存器表示。頁表大多數情況下駐留在內存中，只有一個頁表寄存器用于存放頁表在內存的起始地址和長度。當進程要訪問某個地址時，地址變換機構會自動將邏輯地址分為頁號和頁內地址兩部分，并根據頁號查找頁表，獲取對應的物理塊號，然后構成物理地址。

具有快表的地址變換機構

為了提高地址變換速度，可以在地址變換機構中增設一個具有并行查詢能力的高速緩沖寄存器，也稱為聯想寄存器或塊表。這個高速緩沖寄存器用來存放當前訪問的頁表項，以減少對內存的訪問次數。當CPU給出一個邏輯地址后，地址變換機構會將頁號與高速緩存中的所有頁號進行比較，如果找到匹配的頁號，則直接從快表中讀取物理塊號，并構成物理地址。如果沒有找到匹配的頁號，則還需訪問內存中的頁表，找到對應的物理塊號，并將該頁表項存入快表中。

兩級和多級頁表

在現代計算機系統中，邏輯地址空間很大，頁