一、10-10-12 分頁的尋址范圍

在之前的學習中，有一個課后思考題：10-10-12分頁模式物理內(nèi)存能夠識別的最多范圍是多少？
我們當時是怎么算的呢？很簡單嘛，有1024個頁表，每個頁表有1024個物理頁，每個物理頁有4KB，那不就是 1024 * 1024 * 4KB = 4GB 嗎？！
答案確實是4GB，但很遺憾，如果你是這樣算的，那你對 10-10-12 分頁就還沒有理解到位。
更有甚者可能會說，32位系統(tǒng)，2^32=4GB，所以尋址范圍是4GB，這就更加錯的離譜。

實際上，決定物理內(nèi)存尋址范圍的是頁表項PTE。

PTE 的低12位是屬性；高20位是基址，低12位補零后構(gòu)成了物理頁基址。所以，物理地址的尋址范圍是由PTE構(gòu)成的這32位物理頁基址決定的，4GB是從這里來的。

注意，線程的4GB和物理地址尋址范圍的4GB不是一個東西。 物理地址尋址的4GB我們剛才已經(jīng)解釋過，是由PTE決定的。而線程的4GB其實指的是32位線性地址確定的，這個才是和32位系統(tǒng)相關(guān)的，和分頁模式無關(guān)，32位系統(tǒng)的線性地址就是32位。

二、10-10-12 分頁的缺點

缺點就是物理地址尋址范圍太小了，只有4GB。隨著硬件的發(fā)展，物理內(nèi)存已經(jīng)超過4GB了，所以我們需要一種新的分頁模式來映射更多的物理內(nèi)存，2-9-9-12 分頁就應(yīng)運而生了。

三、2-9-9-12 分頁

先放一張 2-9-9-12分頁的結(jié)構(gòu)圖，有個印象：

2-9-9-12 分頁將物理地址尋址范圍擴大到 2^36=64GB。實現(xiàn)方式就是將物理頁基址由原來的32位擴大到36位，同時為了內(nèi)存對齊，PTE整體由原來的4字節(jié)擴大到了8字節(jié)，下面是PTE結(jié)構(gòu)圖：

關(guān)于PTE屬性，暫時不表，先解釋一下 2-9-9-12 這幾個數(shù)字的含義。

頁的大小還是4KB，因此物理頁內(nèi)偏移仍然需要12位，12就是這么來的，和10-10-12的12是一樣的意思；

由于PTE變成了8字節(jié)，因此一個頁表只能存 4KB / 8 = 512 個PTE了，512 = 2 ^ 9，第二個9是這么來的；

因為物理地址范圍已經(jīng)擴大到64G，所以頁表的物理地址可能大于4GB，因此PDE的頁表基址也要擴大到36位了，所以頁目錄表也只能有 512 個PDE了，第一個9是這么來的；

32位線性地址，已經(jīng)用掉了 9+9+12=30位，還剩2位，這兩位叫做PDPI（Page-Directory-Point-Index），是PDPT表的下標，2是這么來的。

有人可能疑惑說為什么需要PDPT這個表呢？剩下的2位不用不行嗎？答：如果不用，那么線性地址就只有30位了，一個進程最多就只能映射1GB的內(nèi)存了。
如果上面這段解釋還有疑問，那你就還沒理解進程4GB和物理地址的區(qū)別，請從頭開始閱讀這篇博客，這里確實容易產(chǎn)生混淆，要多花時間理解。

本節(jié)課只需要理解到這里就夠了，關(guān)于PTE的屬性，以及PDE和PDPTE，將在下一節(jié)課學習。

四、實驗：線性地址轉(zhuǎn)換成物理地址

本文演示XP系統(tǒng)2-9-9-12分頁如何將線性地址轉(zhuǎn)換成物理地址。
XP默認分頁模式就是 2-9-9-12，如果之前改成了10-10-12，就要先改回來。

[boot loader] timeout=30 default=multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS [operating systems] multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS="Microsoft Windows XP Professional[DEBUG]" /noexecute=optin /fastdetect /debug /debugport=com_2 /baudrate=115200 multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS="Microsoft Windows XP Professional" /noexecute=op

首先，編寫一個程序，定義一個變量，然后打印它的線性地址。

按2-9-9-12分頁拆分線性地址

00 PDPI=0 00?0000?000 PDI=0 100101111 PTI=12F 111101100000? 物理頁偏移：F60

查CR3
!process 0 0
CR3=134c03e0

查PDPTE
!dq 134c03e0+0
PDPTE=00000000`0e662001
PDT=00e662000

查PDE
!dq 00e662000+0
PDE=00000000`0e099067
PTT=00e099000

查PTE
!dq 00e099000+12F*8
PTE=80000000`0de5d067
物理頁基址=00de5d000

查物理地址
!dd 00de5d000+F60
查到數(shù)據(jù)是0x12345678，證明成功找到物理地址。

用 !vtop 指令驗證：

實驗成功。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的（24）2-9-9-12分页（上）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。