Phân trang và phân đoạn: Sự khác biệt và so sánh

Phân trang là gì?

Phân trang là một phương pháp kiểm soát bộ nhớ được sử dụng thông qua hệ điều hành để xử lý hiệu quả việc phân bổ và truy xuất dữ liệu trong bộ nhớ chính của máy tính xách tay. Nó chia bộ nhớ vật lý thành các khối có kích thước không đổi được gọi là “trang”, thường có dung lượng từ vài kilobyte đến 3 megabyte. Đồng thời, bộ nhớ logic được chia thành các khối có độ dài bằng nhau, được gọi là “khung trang”.

Ưu điểm chính của phân trang nằm ở khả năng vượt qua những thách thức của việc lưu trữ số liệu thống kê có kích thước thay đổi, giảm thiểu các vấn đề liên quan đến phân mảnh bên ngoài. Mỗi trang web có thể được phân bổ hoặc giải phóng mà không gặp vấn đề gì, đơn giản hóa việc kiểm soát bộ nhớ cho cả thiết bị đang chạy và lập trình viên. Hơn nữa, phân trang cho phép triển khai hệ thống bộ nhớ kỹ thuật số, cho phép các kỹ thuật sử dụng nhiều bộ nhớ hơn mức sẵn có bằng cách hoán đổi các trang bên trong và bên ngoài bộ nhớ thứ cấp giống như một ổ cứng.

Dịch địa chỉ là một khía cạnh quan trọng của phân trang. Khi một ứng dụng tham chiếu đến một giao dịch bộ nhớ, thiết bị đang hoạt động sẽ diễn giải giao dịch kỹ thuật số này thành một địa chỉ vật lý bằng cách sử dụng bảng trang web. Bàn này tiếp tục ánh xạ giữa các trang ảo và các khung trang vật lý tương ứng của chúng.

Mặc dù có những lợi ích, phân trang cũng có một số nhược điểm. Nó có thể dẫn đến sự phân mảnh bên trong, khiến một trang không được sử dụng hết, dẫn đến lãng phí bộ nhớ. Ngoài ra, việc xử lý bảng trang một cách hiệu quả có thể khó khăn, đặc biệt là trong các cấu trúc có nội dung hạn chế.

Tóm lại, phân trang là một phương pháp quản lý bộ nhớ quý giá cung cấp một cách linh hoạt và hiệu quả để giải quyết vấn đề phân bổ bộ nhớ, cho phép triển khai cấu trúc bộ nhớ kỹ thuật số và nâng cao hiệu suất tổng thể của hệ thống thông thường.

Phân khúc là gì?

Phân đoạn là một phương pháp kiểm soát bộ nhớ được các hệ thống làm việc sử dụng để chia vùng địa chỉ logic của hệ thống thành các phân đoạn có kích thước thay đổi. Không giống như phân trang, phân chia bộ nhớ thành các khối có kích thước cố định, phân đoạn cho phép linh hoạt về kích thước và số lượng phân đoạn bộ nhớ.

Mỗi giai đoạn tương ứng với một phân đoạn phần mềm đã chọn, cùng với mã, bản ghi hoặc ngăn xếp. Các phân đoạn có thể có độ dài khác nhau và được mô tả hoàn toàn dựa trên cấu trúc và yêu cầu của chương trình. Điều này cho phép sử dụng bộ nhớ hiệu quả vì các chương trình không muốn bị hỏng thành các kích thước trang web thống nhất, làm giảm sự phân mảnh bên trong.

Việc phân đoạn yêu cầu một bảng pha để ánh xạ các địa chỉ logic tới các địa chỉ vật lý tương ứng của chúng. Bảng này lưu trữ thông tin thực tế về từng giai đoạn, bao gồm địa chỉ cơ sở và độ dài của nó. Khi một ứng dụng tham chiếu đến một địa điểm ký ức, hệ điều hành sẽ sử dụng bảng phần để xử lý bản dịch. Để giảm thiểu điều này, một số cấu trúc chỉ định các chiến lược như nén hoặc kết hợp phân trang với phân đoạn để tận dụng lợi ích của cả hai quy trình.

Sự khác biệt giữa phân trang và phân đoạn

1. Đơn vị phân bổ trong Phân trang là các khối có kích thước cố định được gọi là 'trang'. Mặt khác, đơn vị phân bổ trong Phân đoạn là các khối có kích thước thay đổi được gọi là 'phân đoạn'.
2. Phân trang có các khối có kích thước cố định trong bộ nhớ, mặt khác, Phân đoạn có các khối có kích thước thay đổi trong bộ nhớ.
3. Trong Phân trang, việc sử dụng bộ nhớ có thể xảy ra thêm do sử dụng một phần trang đóng. Mặt khác, trong Phân đoạn, việc sử dụng bộ nhớ có thể xảy ra do không gian chưa được sử dụng trong các phân đoạn.
4. Sự phân mảnh bên ngoài trong Phân trang là tối thiểu vì sự phân bổ đạt được trong các trang có kích thước không đổi. Mặt khác, sự phân mảnh bên ngoài trong Phân đoạn có thể là đáng kể, đặc biệt là khi phân bổ các phân đoạn có kích thước thay đổi.
5. Trong Phân trang, tính minh bạch đối với người lập trình là hoàn toàn rõ ràng và người lập trình không cần phải giữ bí mật về sơ đồ phân trang nữa. Mặt khác, trong Phân đoạn, tính minh bạch đối với người lập trình mong muốn được giữ bí mật về các phân đoạn và thao tác chúng một cách rõ ràng.

So sánh giữa phân trang và phân đoạn

Tham số so sánh	Phân trang	PHÂN LOẠI
Đơn vị phân bổ	Các khối có kích thước cố định được gọi là “trang”.	Các khối có kích thước thay đổi được gọi là “phân đoạn”.
Đơn vị địa chỉ	Các khối có kích thước cố định trong bộ nhớ.	Các khối có kích thước thay đổi trong bộ nhớ
Sử dụng bộ nhớ	Điều này cũng có thể xảy ra do việc sử dụng một phần trang kết thúc.	Sự phân mảnh nội bộ có thể xảy ra do không gian chưa được sử dụng trong các phân đoạn.
Phân mảnh bên ngoài	Tối thiểu, vì sự phân bổ đạt được trong các trang có kích thước không đổi.	Điều này có thể rất quan trọng, đặc biệt khi phân bổ các phân khúc có quy mô thay đổi.
Tính minh bạch cho lập trình viên	Hoàn toàn rõ ràng; lập trình viên không cần phải giữ bí mật về sơ đồ phân trang nữa.	Lập trình viên mong muốn được giữ bí mật về các phân đoạn và thao tác chúng một cách rõ ràng.

dự án

1. https://www.it.uu.se/edu/course/homepage/oskomp/vt08/lectures/handout6.pdf
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0166531683900305