Question 6

Warum ist es keine gute Idee, nur eine einzelne Page Table (pro Prozess) zu verwenden?

Ineffizienz bei großen Adressräumen

Bei modernen Systemen (z. B. mit 64-Bit-Adressierung) wäre eine einzige Page Table pro Prozess extrem groß, da sie für jeden möglichen virtuellen Seitenbereich einen Eintrag enthalten müsste – auch für nicht genutzte Adressbereiche.

Das würde:

• viel Speicher verschwenden,

• das Mapping verlangsamen,

• und die Verwaltung erschweren.

Lösung

Moderne Systeme verwenden mehrstufige Page Tables (z. B. eine hierarchische Struktur wie beim x86-64 mit vier Ebenen), die nur Tabellen für genutzte Adressbereiche anlegen. Das spart Speicher und verbessert die Performance.

Beispiel

• 32-Bit-Architektur → $2^{32} = 4\,\text{GB}$ Adressraum

• Page-Größe: $2^{12} = 4\,\text{KB}$

• Virtuelle Seitenadresse (VPA) = 20 Bit → $2^{20} = 1.048.576$ Einträge in der Page Table

• Jeder Page-Table-Eintrag (PTE) = 4 Byte → $4{,}194{,}304\,\text{Byte} = 4\,\text{MB}$

Das bedeutet:
Jeder Prozess würde allein für seine Page Table mindestens 4 MB Speicher benötigen – selbst wenn er nur wenige Kilobyte an tatsächlichem Speicher braucht.

👉 Deshalb werden in der Praxis mehrstufige Page Tables verwendet, um Speicher effizienter zu nutzen und nur Tabellen für tatsächlich verwendete Bereiche anzulegen.