页式存储管理和段式存储管理的区别

页式存储管理和段式存储管理是两种不同的计算机存储管理思想。它们在对计算机内存进行管理和进行内存分配上存在显著的区别。本文将从内存结构、内存管理、存储地址等多个角度对两者的区别进行详细分析。

一、内存结构

在页式存储管理中，物理内存被划分为相等大小的物理页面（称为帧），并且逻辑内存被划分为相等大小的逻辑页面。系统将逻辑页面映射到物理页面上，这是通过一个称为页表的数据结构来完成的，页表维护了逻辑页号和物理页帧号之间的映射关系。在物理内存调度时，进程会被分配和占用一些页面，这些页面可以是物理内存中任意的页面。

段式存储管理的内存结构从逻辑和物理角度来考虑，逻辑地址由段名和段内偏移量组成，在物理内存管理中，每个段都有一个基础地址，该基础地址指向物理内存中该段的起始位置，进程在内部占用该段的时候，进程会被分配和占用一些地址空间，在这些地址空间中，所有进程在不同进程的段内的偏移量是不同的。

二、内存管理

页式存储管理采用基于页面的虚拟内存，进程访问逻辑内存时，如果逻辑页面没有在物理内存中且缺页中断，则可以通过页面替换算法将页面从磁盘中读入物理内存空闲帧中，然后重新启动进程的执行。通过使用页面替换算法，可以在物理内存中执行更多的进程，而不会出现内存容量不足的情况。

在段式存储管理中，分配内存以逻辑段为单位，每个进程都拥有多个不同的逻辑段，每个段可能都有不同的大小。内存分配采用段表或页表来管理内存。在分配内存时，操作系统可以考虑进程各段的大小和实际需求，在需要时进行动态增长和缩小。在进程执行期间，由于段可以在不同的物理位置上，因此相似的段可能会漂移。由于这种漂移，段之间可能会产生内存浪费。

三、存储地址

在页式存储管理中，所有快速度为内存字长中最少的2次幂的地址都使用相同大小的空间，这称为页大小。每个页面的大小一般为2k或4k。进程访问逻辑内存时，逻辑地址通过页表映射成为物理地址。物理地址通常由页框号和偏移量组成。

在段式存储管理中，一个内存段可以具有任意的长度，并且不同的段可以具有不同的段长。存储地址可以是逻辑地址或物理地址。进程访问逻辑地址时，操作系统会将其转换为物理地址。物理地址实际上是逻辑地址的偏移量与其所在段的基地址相加。

综上所述，页式存储管理和段式存储管理的内存结构、内存管理和存储地址存在显著的区别。页式存储管理可以通过页面替换算法在物理内存中执行更多的进程，而段式存储管理可以根据实际需要分配和管理内存。存储地址上，页式存储管理中的物理地址由页框号和偏移量组成，而段式存储管理的物理地址实际上是逻辑地址的偏移量与其所在段的基地址相加。通过这些区别，可以根据要求选择合适的存储管理方式。