计算机知识科普问答--22（106-110）

106、在虚拟内存管理中，地址变换机构将逻辑地址变换为物理地址，形成该逻辑地址的阶段是？

链接阶段

解析：

在虚拟内存管理中，程序的地址在不同的阶段有不同的表示方式：

1. 编辑阶段（A. 编辑）：编写源代码，此时使用的是符号名称和变量名等，尚未涉及地址分配。

2. 编译阶段（B. 编译）：编译器将源代码转换为目标代码，生成符号地址，这些地址是相对于各自模块的。

3. 链接阶段（C. 链接）：

   • 链接器将多个目标模块和库文件链接成一个完整的可执行文件。
   • 在此过程中，符号地址被转换为逻辑地址，为程序的各个模块分配了统一的逻辑地址空间。
   • 逻辑地址是程序在运行时使用的地址，但尚未映射到物理内存。

4. 装载阶段（D. 装载）：

   • 装载器将可执行文件加载到内存中，但在虚拟内存系统中，实际的物理地址映射是在运行时由地址变换机构完成的。

5. 运行阶段：

   • CPU在执行程序时，通过地址变换机构（如MMU）将逻辑地址转换为物理地址，以实际访问内存单元。

结论：

• 逻辑地址是在链接阶段形成的，链接器为各个目标模块分配了逻辑地址，构成了完整的逻辑地址空间。
• 地址变换机构在程序运行时，将这些逻辑地址映射为物理地址。

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107、什么是多级页表？

**多级页表（Multilevel Page Table）**是一种内存管理数据结构，用于解决单级页表在管理大地址空间时内存开销过大的问题。它通过将页表层次化，使页表本身也分页，从而减少页表在内存中的占用。多级页表特别适合现代系统中虚拟地址空间较大的场景（例如32位或64位系统），其设计目的是优化内存的使用，特别是处理虚拟内存空间的映射。

为什么需要多级页表？

在单级页表的内存管理方式中，页表的大小取决于虚拟地址空间的大小和页大小。对于大规模虚拟地址空间，单级页表可能非常庞大，导致过多的内存被用于存储页表，这样的开销在许多情况下是无法接受的。假设一个32位地址空间，页大小为4KB，则页表项的数量为：

$$\frac{2^{32}}{4\times 1024}=2^{20}=1,048,576\text{个页表项}$$

如果每个页表项占4字节，则页表总大小为：

1

原文地址：https://blog.csdn.net/S_CuRrY666/article/details/142642652

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