建设国际互联网网站,我做网站如何分流客户,有些网站为什么会有弹窗,诸城网站建设0536s接上#xff0c;页是地址空间的计量单位#xff0c;并不是专属物理地址或线性地址#xff0c;只要是4KB的地址空间都可以称为一页#xff0c;所以线性地址的一页也要对应物理地址的一页。一页大小为4KB#xff0c;这样一来#xff0c;4GB地址空间被划分成4GB/4KB1M个页页是地址空间的计量单位并不是专属物理地址或线性地址只要是4KB的地址空间都可以称为一页所以线性地址的一页也要对应物理地址的一页。一页大小为4KB这样一来4GB地址空间被划分成4GB/4KB1M个页也就是4GB空间中可以容纳1048576个页页表中自然也要有1048576个页表项这就是我们要说的一级页表。一级页表如图: 这是一级页表模型由于页大小是4KB所以页表项中的物理地址都是4k的整数倍故用16进制表示的地址低3位都是0。就拿第3个页表项来说其值为0x3000表示该页对应的物理地址是0x3000。
可能您心里一直有个疑问页表如何使用呢也就是如何将线性地址转换成物理地址呢
还是用图5-10帮助理解滑块正落到在32位地址的第12位。右边11~0位用来表示页的大小也就是这12位可以做为页内寻址。左边31~12位用来表示页的数量同样这20位也用来索引一个页索引范围0~0xfffff表示第几个页对吧。
其实也可以这样理解任意一个地址最终会落到某一个物理页中。32位地址空间共有1M1048756个物理页首先要做的是定位到某个具体物理页然后给出物理页内的偏移量就可以访问到任意1字节的内存啦。所以用20位二进制就可以表示全部物理页啦。标准页都是4KB12位二进制便可以表达4KB之内的任意地址。
在32位保护模式下任何地址都是用32位二进制表示包括虚拟地址也是。经以上分析虚拟地址的高20位可用来定位一个物理页低12位可用来在该物理页内寻址。这是如何实现的呢物理地址是写在页表的页表项中段部件输出的只是线性地址所以问题就变成了怎样用线性地址找到页表中对应的页表项。
在此之前大家要知道两件事
分页机制打开前要将页表地址加载到控制寄存器cr3中这是启用分页机制的先决条件之一在介绍二级页表时会细说。所以在打开分页机制前加载到寄存器cr3中的是页表的物理地址页表中页表项的地址自然也是物理地址了。虽然内存分页机制的作用是将虚拟地址转换成物理地址但其转换过程相当于在关闭分页机制下进行过程中所涉及到的页表及页表项的寻址它们的地址都被cpu当做最终的物理地址本来也是物理地址直接送上地址总线不会被分页机制再次转换否则会递归转换下去。
刚才说过啦如何通过线性地址找到其对应的页表项才是转换的关键。既然页表是位于内存中所以只要提供页表项的物理地址便能够访问到页表项。页表本身属于线性表结构相当于页表项数组访问其中任意页表项成员只要知道该表页项的索引下标就够了。
分析过后地址转换过程原理如下
一个页表项对应一个页所以用线性地址的高20位做为页表项的索引每个页表项要占用4字节大小所以这高20位的索引乘以4后才是该页表项相对于页表物理地址的字节偏移量。用cr3寄存器中的页表物理地址加上此偏移量便是该页表项的物理地址从该页表项中得到映射的物理页地址然后用线性地址的低12位与该物理页地址相加所得的地址之和便是最终要访问的物理地址。
曾经有同学对地址转换过程感到迷惑误以为启用分页后页表项地址也是虚拟地址还需要被转换转换过程无限递归下去这显然是不对的。
以上所说的转换步骤多少都有点麻烦既然地址转换算法已经是固定的了何不使其在硬件一级自动完成呢。有道理所以cpu中集成了专门用来干这项工作的硬件模块我们把该模块称为页部件。当程序中给出一个线性地址时页部件分析线性地址按照以上算法自动在页表中检索到物理地址。
总结一下页部件的工作用线性地址的高20位在页表中索引页表项用线性地址的低12位与页表项中的物理地址相加所求的和便是最终线性地址对应的物理地址。
咱们还是通过例子来理解转换过程吧。拿mov ax,[0x1234]来说其地址转换完整过程如图 假设咱们是在平坦模型下工作不管段选择子值是多少其所指向的段基址都是0指令mov ax,[0x1234]中的0x1234称为有效地址它做为“段基址段内偏移地址”中的段内偏移地址。这样段基址为0段内偏移地址为0x1234经过段部件处理后输出的线性地址是0x1234。由于咱们是演示分页机制必须假定系统已经打开了分页机制所以线性地址0x1234被送入了页部件。页部件分析0x1234的高20位用16进制表示高20位是0x00001。将此项做为页表项索引再将该索引乘以4后加上cr3寄存器中页表的物理地址这样便得到索引所指代的页表项的物理地址从该物理地址处页表项中读取所映射的物理页地址0x9000。线性地址的低12位是0x234它做为物理页的页内偏移地址与物理页地址0x9000相加和为0x9234这就是线性地址0x1234最终转换成的物理地址。
一级页表说了这么多完全是为了讲述页表原理这样就能更好的理解下面要讲的二级页表它们在原理上一脉相承。因为目前现代操作系统一般都是用二级页表咱们的系统也采用二级页表下一节咱们再见啦。
