operating-system - x86 页表如何工作？

Question

我熟悉 MIPS 架构，它有一个软件管理的 TLB。因此，您(操作系统)希望如何以及在何处存储页表和页表条目完全取决于您。例如，我做了一个带有单个倒页表的项目；我看到其他人在每个进程中使用 2 级页表。

但是 x86 的故事是什么？据我所知，TLB 是硬件管理的。 x86 是否告诉您，“嘿，这是您当前使用的页表条目需要去[物理地址范围] 的地方”？但是等等，我一直认为 x86 使用多级页表，所以它会告诉你在哪里放置第一级或其他东西......？我糊涂了。

谢谢你的帮助。

Answer 1

进入保护模式后，CR3 寄存器指向一个“页目录”(在进入保护模式之前你可以把它放在任何你想要的地方)，它是一个内存页(记住，一个“小”页是 4 KiB，一个“大”页为 4 MiB)，有 1024 个指向“页表”的页目录条目 (PDE)。每个条目是指针的前 10 位(页表的地址)，加上构成指针底部的一堆标志(存在、许可、脏等)。

(1024 只是来自一个页面是 4096 字节而一个指针是 4 字节的事实。)

每个“页表”本身就是 1024 个“页表条目”(PTE)，它同样包含 1024 个指向内存中物理页的条目，以及一堆(几乎相同的)标志。

因此，要转换 32 位虚拟地址，您将指针的前 10 位作为索引到 CR3 的表中(因为有 210 个条目)，并且 - 如果该 PDE 进一步分割(意味着它不是t 一个“大”页，你可以从标志中找出)——你取 PDE 的前 20 位，在该地址查找页表，并用虚拟地址的下一个最高 10 位索引到它.然后最高 20 位将您指向物理页，假设最低 12 位告诉您实际存在物理页。

如果您使用物理地址扩展 (PAE)，then you get another level in the hierarchy at the very top .

注意:为了您自己(也可能是 CPU)的理智，您可能希望将页目录和页表映射到它们自己，否则事情会很快变得困惑。 :)

TLB 是硬件管理的——因此页表的缓存是透明的——但是有一条指令 InvlPG 会为您使 TLB 中的 PTE 无效。 (我不知道什么时候应该使用它，什么时候不应该使用它。)

来源:http://wiki.osdev.org/Paging