分頁(yè)機(jī)制在段機(jī)制之后進(jìn)行，以完成線性—物理地址的轉(zhuǎn)換過(guò)程。段機(jī)制把邏輯地址轉(zhuǎn)換為線性地址，分頁(yè)機(jī)制進(jìn)一步把該線性地址再轉(zhuǎn)換為物理地址。
硬件中的分頁(yè)
分頁(yè)機(jī)制由CR0中的PG位啟用。如PG=1，啟用分頁(yè)機(jī)制，并使用本節(jié)要描述的機(jī)制，把線性地址轉(zhuǎn)換為物理地址。如PG=0，禁用分頁(yè)機(jī)制，直接把段機(jī)制產(chǎn)生的線性地址當(dāng)作物理地址使用。分頁(yè)機(jī)制管理的對(duì)象是固定大小的存儲(chǔ)塊，稱之為頁(yè) (page)。分頁(yè)機(jī)制把整個(gè)線性地址空間及整個(gè)物理地址空間都看成由頁(yè)組成，在線性地址空間中的任何一頁(yè)，可以映射為物理地址空間中的任何一頁(yè)(我們把物理空間中的一頁(yè)叫做一個(gè)頁(yè)面或頁(yè)框(page frame))。
80386 使用4K字節(jié)大小的頁(yè)。每一頁(yè)都有4K字節(jié)長(zhǎng)，并在4K字節(jié)的邊界上對(duì)齊，即每一頁(yè)的起始地址都能被4K整除。因此，80386把4G字節(jié)的線性地址空間，劃分為1G個(gè)頁(yè)面，每頁(yè)有4K字節(jié)大小。分頁(yè)機(jī)制通過(guò)把線性地址空間中的頁(yè)，重新定位到物理地址空間來(lái)進(jìn)行管理，因?yàn)槊總€(gè)頁(yè)面的整個(gè)4K字節(jié)作為一個(gè)單位進(jìn)行映射，并且每個(gè)頁(yè)面都對(duì)齊4K字節(jié)的邊界，因此，線性地址的低12位經(jīng)過(guò)分頁(yè)機(jī)制直接地作為物理地址的低12位使用。
為什么使用兩級(jí)頁(yè)表
假設(shè)每個(gè)進(jìn)程都占用了4G的線性地址空間，頁(yè)表共含1M個(gè)表項(xiàng)，每個(gè)表項(xiàng)占4個(gè)字節(jié)，那么每個(gè)進(jìn)程的頁(yè)表要占據(jù)4M的內(nèi)存空間。為了節(jié)省頁(yè)表占用的空間，我們使用兩級(jí)頁(yè)表。每個(gè)進(jìn)程都會(huì)被分配一個(gè)頁(yè)目錄，但是只有被實(shí)際使用頁(yè)表才會(huì)被分配到內(nèi)存里面。一級(jí)頁(yè)表需要一次分配所有頁(yè)表空間，兩級(jí)頁(yè)表則可以在需要的時(shí)候再分配頁(yè)表空間。
兩級(jí)頁(yè)表結(jié)構(gòu)
兩級(jí)表結(jié)構(gòu)的第一級(jí)稱為頁(yè)目錄，存儲(chǔ)在一個(gè)4K字節(jié)的頁(yè)面中。頁(yè)目錄表共有1K個(gè)表項(xiàng)，每個(gè)表項(xiàng)為4個(gè)字節(jié)，并指向第二級(jí)表。線性地址的最高10位(即位31~位32)用來(lái)產(chǎn)生第一級(jí)的索引，由索引得到的表項(xiàng)中，指定并選擇了1K個(gè)二級(jí)表中的一個(gè)表。
兩級(jí)表結(jié)構(gòu)的第二級(jí)稱為頁(yè)表，也剛好存儲(chǔ)在一個(gè)4K字節(jié)的頁(yè)面中，包含1K個(gè)字節(jié)的表項(xiàng)，每個(gè)表項(xiàng)包含一個(gè)頁(yè)的物理基地址。第二級(jí)頁(yè)表由線性地址的中間10 位(即位21~位12)進(jìn)行索引，以獲得包含頁(yè)的物理地址的頁(yè)表項(xiàng)，這個(gè)物理地址的高20位與線性地址的低12位形成了最后的物理地址，也就是頁(yè)轉(zhuǎn)化過(guò)程輸出的物理地址。
頁(yè)目錄項(xiàng)
第31~12位是20位頁(yè)表地址，由于頁(yè)表地址的低12位總為0，所以用高20位指出32位頁(yè)表地址就可以了。因此，一個(gè)頁(yè)目錄最多包含1024個(gè)頁(yè)表地址。
第0位是存在位，如果P=1，表示頁(yè)表地址指向的該頁(yè)在內(nèi)存中，如果P=0，表示不在內(nèi)存中。
第1位是讀/寫(xiě)位，第2位是用戶/管理員位，這兩位為頁(yè)目錄項(xiàng)提供硬件保護(hù)。當(dāng)特權(quán)級(jí)為3的進(jìn)程要想訪問(wèn)頁(yè)面時(shí)，需要通過(guò)頁(yè)保護(hù)檢查，而特權(quán)級(jí)為0的進(jìn)程就可以繞過(guò)頁(yè)保護(hù)。
第3位是PWT(Page Write-Through)位，表示是否采用寫(xiě)透方式，寫(xiě)透方式就是既寫(xiě)內(nèi)存(RAM)也寫(xiě)高速緩存,該位為1表示采用寫(xiě)透方式
第4位是PCD(Page Cache Disable)位，表示是否啟用高速緩存,該位為1表示啟用高速緩存。
第5位是訪問(wèn)位，當(dāng)對(duì)頁(yè)目錄項(xiàng)進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)，A位=1。
第7位是Page Size標(biāo)志，只適用于頁(yè)目錄項(xiàng)。如果置為1，頁(yè)目錄項(xiàng)指的是4MB的頁(yè)面，請(qǐng)看后面的擴(kuò)展分頁(yè)。
第9~11位由操作系統(tǒng)專用，Linux也沒(méi)有做特殊之用。
頁(yè)面項(xiàng)
80386的每個(gè)頁(yè)目錄項(xiàng)指向一個(gè)頁(yè)表，頁(yè)表最多含有1024個(gè)頁(yè)面項(xiàng)，每項(xiàng)4個(gè)字節(jié)，包含頁(yè)面的起始地址和有關(guān)該頁(yè)面的信息。頁(yè)面的起始地址也是4K的整數(shù)倍，所以頁(yè)面的低12位也留作它用。
第31~12位是20位物理頁(yè)面地址，除第6位外第0～5位及9~11位的用途和頁(yè)目錄項(xiàng)一樣，第6位是頁(yè)面項(xiàng)獨(dú)有的，當(dāng)對(duì)涉及的頁(yè)面進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，D位被置1。
4GB的內(nèi)存只有一個(gè)頁(yè)目錄，它最多有1024個(gè)頁(yè)目錄項(xiàng)，每個(gè)頁(yè)目錄項(xiàng)又含有1024個(gè)頁(yè)面項(xiàng)，因此，內(nèi)存一共可以分成1024×1024=1M個(gè)頁(yè)面。由于每個(gè)頁(yè)面為4K個(gè)字節(jié)，所以，存儲(chǔ)器的大小正好最多為4GB。