Seitentabelle

Eine Seitentabelle ist in der Informatik eine Datenstruktur, die in virtuellen Speichersystemen verwendet wird, um virtuelle Seiten einer Anwendung auf physische Seitenrahmen des Hauptspeichers abzubilden. Sie ist ein zentraler Bestandteil der Speicherverwaltung, die es ermöglicht, größere Adressräume zu nutzen, als im physischen Speicher vorhanden ist.

Bei der Adressauflösung wird eine virtuelle Adresse in eine Seitennummer und einen Offset zerlegt. Die Seitentabelle liefert die zugehörige physikalische Seitenrahmenadresse, aus der zusammen mit dem Offset die physikalische Adresse entsteht. Ist der Eintrag ungültig, kommt es zu einem Page Fault, den das Betriebssystem behandelt, indem es die benötigte Seite aus sekundärem Speicher nachlädt.

Ein Seitentabelleneintrag enthält typischerweise die physikalische Rahmenadresse, ein Gültigkeitsbit, Schutzbits für Lesen/Schreiben/Ausführen, sowie Statusbits wie Dirty (Geändert) und Accessed (Zuletzt verwendet). Je nach Architektur können weitere Informationen enthalten sein, beispielsweise Copy-on-Write-Informationen oder cache-bezogene Flags.

Seitentabellen können unterschiedlich organisiert sein. Einfache Systeme verwenden eine flache Tabelle, während komplexe Systeme mehrstufige Seitenbäume (multilevel page tables) oder invertierte Seitentabellen einsetzen, um Speichernutzung zu minimieren. Der Zugriff auf Übersetzungen wird oft durch einen Translation Lookaside Buffer (TLB) beschleunigt.

Auswirkungen auf Leistung und Sicherheit: TLB-Hits beschleunigen die Adressauflösung, Page-Fault-Verarbeitung ist kostenintensiv. Durch feine Granularität der Einträge lassen sich Prozesse trennen, Speichernutzung optimieren und Copy-on-Write-Strategien implementieren.