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段页式内存管理

2014年01月10日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1151字 ⁄ 字号 评论关闭

8086

由于cpu20位的地址总线,可寻址2^20=1M内存,而内部寄存器只有16位寻址方式,所以intel设计了段:偏移的方式来寻址。

段地址寄存器左移4位加上偏移即为物理地址。

8086中不存在页的概念,所以这种方式直接的到了物理地址。

把段:偏移称为逻辑地址。

80X86中地址总线为32位,可寻址4G

80X86增加了保护模式,而它又由于需要兼容8086所以使用了分段和分页两种方式寻址。

逻辑地址-分段->线性地址-分页->物理地址

逻辑地址仍然采用段:偏移的方式来寻址,只不过这里的段内部结构已不同,它是GDT或者LDT中的一个索引。GDTLDT中的一个项称为段描述符,有32位的基址和20位的界限以及一些属性,可以描述基址为04G,界限为01M04G范围内的一个段(由描述符的G位确定),加上偏移,成为线性地址。

以寻代码段为例,逻辑地址CSOFFSET到线性地址的转化如下:

根据CS中的指示位TIgdtrldtr中找到gdtldt的基址,并索引到一个描述符,根据描述符找到这个段,段基址+OFFSET即为所要寻找的地址。

线性地址LINEAR_ADDR到物理地址的转化,假设使用二级页表:

在控制寄存器cr3中找到PDE(4B*1024)基址,取LINEAR_ADDR10位为索引找到一个PDE项,PDE指向一个PTE(4B*1024)基址,取LINEAR_ADDR中间的10位在这个PTE表中作为索引找到一个PTE,这个PTE指向了一个物理页框,此物理页基址+LINEAR_ADDR12位即得到物理地址。

三、 实验心得

深刻理解计算机内的内存管理是理解计算机工作的核心之一,虚拟内存,高速缓存,内存i/o,内存映射,mmuDMA,缺页中断,用户空间,内核空间,共享内存,高端内存,运行特权级,多任务的切换,内存的分配算法诸多的概念都与内存有关,内存管理的好坏很大程度上决定了系统的性能。

linux采用突发式内存分配,当一个进程来到时,系统会尽可能多的分配内存来满足进程的要求,这使的进程的运行效率极高,大大提高了系统的运行速度。
为了兼容8086的地址格式段:偏移,x86可以采用分段与分页两种机制,实际上两种机制存在一定的冗余,在linux中为了更好的移植性和更方便的内存管理,尽量不使用分段而是分页。

linux中只设置了四个段,内核代码段,内核数据段,用户代码段,用户数据段,位于GDT中,对每一个进程而言,在GDT中有两项:TSS描述符和LDT描述符。

用户的线性地址空间为03G,内核的线性地址空间为34G

其中又主要分成3部分,MEM_DMA0~16M,用于DMA传输MEM_NORMAL16896M,用于映射至内核空间,MEM_HIGH:映射至用户空间。

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