Paging in Operating System

Paging in Operating Syste - GeeksforGeeks

4.3 页表（Page Table）

读以上，有如下困惑，

我想知道关于计算机Logical Address Space，是每个程序单独拥有自己的logical address space吧，但是所有的程序共享内存中的Physical Address Space。

那么在每个程序自己的logical address space中，可以定义自己的page 大小。

所以不同的程序所在的自己的logical address space中的page大小不一样。

但是logical address space中的Pages 和 内存中的frames 的大小是一致的。

这就导致，内存中有不同的大小的frame. 是这样吗？

以下是deep seek回复：

在计算机内存管理中，逻辑地址空间（Logical Address Space）和物理地址空间（Physical Address Space）的关系如下：

一、逻辑地址空间的特性

1. ‌每个进程独立定义页大小‌
   每个进程在自身的逻辑地址空间内可定义页（Page）的大小，例如：
   • 进程A可能采用 ‌4KB‌ 标准页，以实现细粒度内存分配‌79。
   • 进程B可能使用 ‌2MB‌ 大页（Huge Page），以减少页表项数量并提升性能‌7。

   操作系统通过内存映射接口（如mmap）支持进程定制页大小。

二、物理地址空间的约束

1. ‌物理帧（Frame）大小必须统一‌
   物理内存被划分为固定大小的帧（Frame），所有进程共享同一物理帧大小配置：

   • 帧大小由硬件架构和操作系统共同决定（例如x86系统默认 ‌4KB‌）‌78。

   • 若进程使用大页（如2MB），操作系统需‌预分配连续的大帧区块‌，而非动态调整帧大小‌710。

   物理帧大小的一致性由内存控制器硬件和操作系统（如Linux伙伴系统）保证‌10。

三、页与帧的映射机制

‌场景‌	逻辑页大小	物理帧大小	关键实现机制
‌标准页分配‌	4KB（进程A）	4KB	直接一对一映射至物理帧‌78
‌大页分配‌	2MB（进程B）	4KB	操作系统将 ‌512个连续4KB帧‌ 组合为2MB大页帧，建立复合映射‌79
‌混合页大小支持‌	多样	固定	硬件MMU通过多级页表处理不同页大小的地址转换‌67

四、核心结论

1. ‌物理帧大小统一不变‌
   内存中的帧大小由系统全局设定（如4KB），不会因进程的页大小不同而改变‌78。
2. ‌大页的实质是帧聚合‌
   进程使用大于物理帧的页时，操作系统通过‌绑定连续物理帧‌模拟大页，而非创建可变帧‌79。
3. ‌硬件与操作系统的协作‌
   • MMU负责将不同大小的逻辑页映射到固定大小的物理帧‌67。
   • 操作系统通过伙伴系统管理物理帧连续性，确保大页需求可被满足‌710。

✅ 简言之：‌进程可定制逻辑页大小，但物理帧大小全局固定‌。大页的实现依赖于操作系统的帧聚合技术，而非物理帧尺寸的动态变化‌