assembly - 页表和页目录之间的区别

Question

我经常在微处理器和微 Controller 范式中听到“地址空间”这个术语。据我所知，地址用于引用物理内存(主)中的特定内存块。

如果我是对的，地址空间是所有此类地址的超集。对吗？

通过使用虚拟内存/分页，我们可以使用辅助存储来扩展地址空间。

在这个范例中，页表、页表项和页目录到底是什么？据我所知，第一个 p.memory 是逻辑分段的，这些段被分为页面。那么页表到底是什么？包含页面的表格？什么是页目录，页表的 super 表？

Answer 1

在x86架构中，页目录和页表共同提供虚拟地址(应用程序使用的内存地址)和物理地址(物理内存硬件中的实际位置)之间的映射。

页面只是一 block 连续的内存。 x86(32位)支持3种大小的页面:4MB、2MB和4KB，后者是主流操作系统中最常用的。 页表是一个 1024 * 32 位条目的数组(可以方便地装入单个 4KB 页面)。每个条目都指向一个页面的物理地址。由于单个页表无法单独表示整个地址空间(1024 个条目 * 4KB = 仅 22 位地址空间)，因此我们需要第二级页表:页目录 。页目录还包含 1024 * 32 位条目(再次适合单个页)，每个条目都指向一个页表。我们可以看到，现在 1024 * 1024 * 4KB = 32 位，通过这个 3 级结构，我们能够映射整个 4GB 虚拟地址空间。

当CPU被要求访问虚拟地址时，它使用最高10位(31:22)来索引页目录表(其基地址存储在特殊寄存器中)。接下来的 10 个最高位 (21:12) 用于索引页目录项所指向的页表。最低 12 位(11:0)最终用于索引页表项所指向的页中的一个字节。

在其他系统中，可能需要更多或更少级别的页表，具体取决于虚拟地址空间的大小和支持的页面大小。例如，具有 4MB 页面的 x86 仅需要一个页面目录。在具有 4KB 页面的 64 位模式下，使用 4 级系统:页面映射级别 4 表包含指向多个页面目录之一的条目。

Intel Architectures Developer's Manual有关该主题的更多信息，特别是第 3 章和第 4 章。