内存为什么要分页？ 第1页

说点历史的话，很多计算机技术一开始的设计目的跟今天是不一样的。

分页这个技术的发展路线大致是：

       内存置换 ---> 虚拟内存 ---                           +--> 段页模式（分页） 内存分段 ---> 段交换 -----/     

分页这个技术，历史至少有50年以上了，但最早的目的不是为了保护，最早是为了解决内存不足，也就是类似于虚拟内存。

但早期的虚拟内存技术五花八门，太古老的技术不说了，DOS时代就有OVL格式文件，就是把一个巨大的可执行文件分段（不是汇编语言里的段）加载，可以使用一小块内存来运行比较大的应用。当年的FOXBASE（后来的Visual FoxPro）就是这么干的。

Intel的CPU也不是一开始就支持分页的，在80286的时代，CPU已经有了保护模式，但此时只分段，不分页。如果内存不够用的话，不像现在这样采用的是缺页中断，而是把整个段(segment)都交换出去，如果一个段特别大，那么段交换（segment swap）的时间就非常难以忍受了。

80286出现以后，收到的各种反馈显示，保护模式很好，但这种只分段的模式并不理想。Intel也开始明白这么搞不是办法，所以从其它体系架构里吸取了分页的概念，才有了今天的段页模式。如果一个段的内存访问失效，触发的是缺页中断，而不是“缺段中断”，当然了80286的坑很多，不止这一个。

引入了分页的概念以后，大家发现分页能很好的控制权限，不用像80286那种坑人的段权限管理方式，所以才有了今天的平坦内存模型等概念。

所以，早期（非Intel架构）的分页技术，是为了解决内存不足的问题。Intel引入分页技术，最早是要解决段交换（segment swap）的性能问题。这些才是历史上真正的原因。

一个技术的引入，最后的应用和当初的目的可能完全不一样。当然了，现在我们看到分页技术，可以解决地址空间隔离的问题，可以解决物理内存不足的问题，可以控制内存访问权限等等。

所以如果是教科书式的回答，那么可能就是前面说的地址空间隔离之类的选项；如果是从计算机硬件发展的角度上看，最早只是为了解决段交换的性能。至于你怎么回答，这就要看你是想面对考试，还是说想了解一些硬件发展历史了。

题主问的页面算法，应该指的是页面交换算法，需要注意的是，这里的交换算法是操作系统实现的，具体哪些页面应该在内存里，哪些在磁盘上，是操作系统决定的，CPU只是机械式的执行操作系统的指令。

目前操作系统里最常见的应该是LRU（Least recently used，最近最少使用）算法，或者是LRU的某种变种。就是如果需要换页，找到最近最久没有被使用的页面，然后换掉它。

LRU算法的资料非常多。

除此之外，还有FIFO（先进先出），Random（随机）等算法，很多年前的时候是有操作系统用这类算法的。有兴趣可以去维基百科上查看词条：

Windows或者Linux都是针对LRU算法进行一些微调，比如LRU的调度单元不一定是一个4K页，可能是N个4K页等等。

参考资料：

https:// en.wikipedia.org/wiki/P age_(computer_memory)
https:// en.wikipedia.org/wiki/I ntel_80286
https:// en.wikipedia.org/wiki/I 386
https:// en.wikipedia.org/wiki/P age_replacement_algorithm