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linux内存管理

2017年08月25日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1498字 ⁄ 字号 评论关闭

linux内存管理----内存管理子系统。

地址类型----

1--物理地址---是指出现在cpu地址总线上 的寻址物理内存的地址信号,是地址变换的最终结果。

2--线性地址(虚拟地址)---在32位cpu架构下,可以表示4G的地址空间,用16进制表示就是0x00000000------0xffffffff

3--逻辑地址---程序代码经过编译后,出现在汇编程序中的地址。

地址变换---

逻辑地址---segment unit-----线性地址-----page unit----物理地址

cpu要将一个逻辑地址转换为物理地址,需要两步:首先cpu利用段式内存管理单元,将逻辑地址转换成线性地址,再利用页式内存管理单元,把线性地址最终转换为物理地址。

段式管理(16位cpu)

16位cpu内部拥有20位的地址线,它的寻址范围是2的20次方,也就是1M的内存空间。但是16位的cpu用于存放地址的寄存器只有16位,因此只能访问65536个存储单元,64K。

为了能够访问1M的内存空间,cpu就采用了内存分段的管理模式,并在cpu内部加入了段寄存器。16位的cpu把1M内存空间分为若干个逻辑段,每个逻辑段的要求如下:

1逻辑段的起始地址(段地址)必须是16的倍数,即最后4个二进制位必须全为0.

2逻辑段的最大容量是64 K。

物理地址的形成方式---

由于段地址必须是16的倍数,所以值的一般形式为xxxx0H,即前16位二进制是变化的,后四位是固定的0,鉴于段地址的这种特性,可以只保存前16位二进制位来保存整个段基地址,所以每次使用时要用段寄存器左移补4个0来得到实际的段地址。

逻辑地址=段基地址+段内偏移量

由逻辑地址得到物理地址的公式为

PA=段寄存器的值*16+逻辑地址

段寄存器是为了对内存进行分段管理而增加的,16位cpu有四个段寄存器,程序可同时访问4个不同含义的段。

1--cs+ip

2--ss+sp

3--ds+bx

4--es+bx

32位的pc内存管理仍然采用分段的管理模式,逻辑地址同样由段地址和偏移量两部分组成。32位pc采用了两种不同的工作方式:实模式和保护模式。

实模式---32位的cpu内存管理与16位cpu是一致的。

保护模式----段基地址长达32位,每个段的最大容量可达4G,段寄存器的值是段地址的选择器,用该选择器从内存中得到一个32位的段地址,存储单元的物理地址就是该段地址加上段内偏移量,这与32位cpu的物理地址计算方式不同。

32位cpu内有6个段寄存器,其值在不同的模式下具有不同的含义:

1-在实模式下--段寄存器的值*16就是段地址。

2-在保护模式下--段寄存器的值是一个选择器,间接指出一个32位的段地址。

分页管理---

从管理和效率的角度出发,线性地址被分为固定长度的组,称为页,例如32位的机器,线性地址最大可为4G,如果用4KB为一个页来划分,这样整个线性地址就被划分为2的20次方个页。

另一类页,称之为物理页。分页单元把所有的物理内存也划分为固定长度的管理单位,它的长度一般与线性地址页是相同的。

页与物理页之间的映射关系称为mapping

linux内存管理------------------

linux有限度的使用分段机制。

所有段的基地址均为0,由此每个段的逻辑地址空间范围为0---4GB。因为每个段的基地址为0,因此,逻辑地址与线性地址保持一致(逻辑地址的偏移量字段的值与线性地址的值总是相同的),在linux中所提到的逻辑地址和线性地址,可以认为是一致的。

linux页式管理

linux2.6.29采用了四级页管理结构,向下兼容二,三级管理。

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