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  • 在分段系统中,用户可用二维地址表示程序中的对象,但实际的物理内存仍是一维的字节序列。为此,必须借助段表把用户定义的二维地址映射成一维物理地址。段地址转换与分页地址转换的过程基本相同,其过程如图所示(1)...

    在分段系统中,用户可用二维地址表示程序中的对象,但实际的物理内存仍是一维的字节序列。为此,必须借助段表把用户定义的二维地址映射成一维物理地址。

    段地址转换与分页地址转换的过程基本相同,其过程如图所示

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    (1)CPU计算出来的有效地址分为两部分:段号s和段内地址d。

    (2)系统将该进程段表地址寄存器中的内容B(表示段表的内存地址)与段号s相加,得到查找该进程段表中相应表项的索引值。从该表项中得到该段的长度limit及该段在内存中的起始地址base(设该段已经调入内存)。

    (3)将段内地址d与段长limit进行比较。如果d不小于limit,则表示地址越界,系统发出地址越界中断,终止程序执行;如果d小于limit,则表示地址合法,将段内地址d与该段的内存始址base相加,得到所要访问单元的内存地址。

    段页式系统的基本机制

    分页存储管理能够有效地提高内存利用率,而分段存储管理能够很好地满足用户需要。把这两种管理技术有机地结合起来,“各取所长”,就形成新的存储管理系统——段页式存储管理系统。

    段页式存储管理的基本原理是:

    (1)等分内存。把整个内存分成大小相等的内存块,内存块从0开始依次编号。

    (2)进程的地址空间采用分段方式。把进程的程序和数据等分为若干段,每段有一个段名。

    (3)段内分页。把每段划分成若干页,页面的大小与内存块相同。每段内的各个页面都分别从0开始依次编号。

    (4)逻辑地址结构。一个逻辑地址表示由3部分组成:段号s,页号p和页内地址d,记作v = (s, p, d),如图所示

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    (5)内存分配。内存的分配单位是内存块。

    (6)段表、页表和段表地址寄存器。为了实现从逻辑地址到物理地址的转换,系统要为每个进程建立一个段表,还要为该进程段表中的每段建立一个页表。这样,进程段表的内容不再是段长和该段在内存的起始地址,而是页表长度和页表地址。为了指出运行进程的段表地址,系统有一个段表地址寄存器,它指出进程的段表长度和段表起始地址。

    在段页式存储管理系统中,面向用户的地址空间是段式划分,而面向物理实现的地址空间是页式划分。就是说,用户程序逻辑上划分为若干段,每段又分成若干页面。内存划分成对应大小的块。进程映像对换是以页为单位进行的,使得逻辑上连续的段存放在分散的内存块中。

    页式系统的地址转换过程如下:

    (1)地址转换硬件将段表地址寄存器的内容B与逻辑地址(即有效地址)中的段号s相加,得到访问该进程段表的入口地址(第s段)。

    (2)将段s表项中的页表长度与逻辑地址中的页号p进行比较。如果页号p小于页表长度,则表示未越界,向下正常进行;否则,发中断。

    (3)将该段的页表基址与页号p相加,得到访问段s的页表中第p页的入口地址。

    (4)从该页表的对应页表项中读出该页所在的物理块号f,再用块号f和页内地址d拼接成访内地址。

    (5)如果对应的页未在内存,则发缺页中断,系统进行缺页中断处理。如果该段的页表未在内存中建立起来,则发缺段中断,然后由系统为该段在内存建立页表。

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  • 在分段系统中,用户可用二维地址表示程序中的对象,但实际的物理内存仍是一维的字节序列。为此,必须借助段表把用户定义的二维地址映射成一维物理地址。段地址转换与分页地址转换的过程基本相同,其过程如图所示(1)...

    在分段系统中,用户可用二维地址表示程序中的对象,但实际的物理内存仍是一维的字节序列。为此,必须借助段表把用户定义的二维地址映射成一维物理地址。

    段地址转换与分页地址转换的过程基本相同,其过程如图所示

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    (1)CPU计算出来的有效地址分为两部分:段号s和段内地址d。

    (2)系统将该进程段表地址寄存器中的内容B(表示段表的内存地址)与段号s相加,得到查找该进程段表中相应表项的索引值。从该表项中得到该段的长度limit及该段在内存中的起始地址base(设该段已经调入内存)。

    (3)将段内地址d与段长limit进行比较。如果d不小于limit,则表示地址越界,系统发出地址越界中断,终止程序执行;如果d小于limit,则表示地址合法,将段内地址d与该段的内存始址base相加,得到所要访问单元的内存地址。

    段页式系统的基本机制

    分页存储管理能够有效地提高内存利用率,而分段存储管理能够很好地满足用户需要。把这两种管理技术有机地结合起来,“各取所长”,就形成新的存储管理系统——段页式存储管理系统。

    段页式存储管理的基本原理是:

    (1)等分内存。把整个内存分成大小相等的内存块,内存块从0开始依次编号。

    (2)进程的地址空间采用分段方式。把进程的程序和数据等分为若干段,每段有一个段名。

    (3)段内分页。把每段划分成若干页,页面的大小与内存块相同。每段内的各个页面都分别从0开始依次编号。

    (4)逻辑地址结构。一个逻辑地址表示由3部分组成:段号s,页号p和页内地址d,记作v = (s, p, d),如图所示

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    (5)内存分配。内存的分配单位是内存块。

    (6)段表、页表和段表地址寄存器。为了实现从逻辑地址到物理地址的转换,系统要为每个进程建立一个段表,还要为该进程段表中的每段建立一个页表。这样,进程段表的内容不再是段长和该段在内存的起始地址,而是页表长度和页表地址。为了指出运行进程的段表地址,系统有一个段表地址寄存器,它指出进程的段表长度和段表起始地址。

    在段页式存储管理系统中,面向用户的地址空间是段式划分,而面向物理实现的地址空间是页式划分。就是说,用户程序逻辑上划分为若干段,每段又分成若干页面。内存划分成对应大小的块。进程映像对换是以页为单位进行的,使得逻辑上连续的段存放在分散的内存块中。

    页式系统的地址转换过程如下:

    (1)地址转换硬件将段表地址寄存器的内容B与逻辑地址(即有效地址)中的段号s相加,得到访问该进程段表的入口地址(第s段)。

    (2)将段s表项中的页表长度与逻辑地址中的页号p进行比较。如果页号p小于页表长度,则表示未越界,向下正常进行;否则,发中断。

    (3)将该段的页表基址与页号p相加,得到访问段s的页表中第p页的入口地址。

    (4)从该页表的对应页表项中读出该页所在的物理块号f,再用块号f和页内地址d拼接成访内地址。

    (5)如果对应的页未在内存,则发缺页中断,系统进行缺页中断处理。如果该段的页表未在内存中建立起来,则发缺段中断,然后由系统为该段在内存建立页表。

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  • 4.5.2地址映射技术

    2020-11-30 13:11:23
    分页技术(二) 地址映射技术 ...分页中的地址映射其实与通常的地址映射是一样的,即把程序地址转换为1内存地址,这个转换的过程是在程序执行过程中完成的,是动态地址映射。在现代计算机系统中,由系统提供

    分页技术(二) 地址映射技术

    页表

    • 若将应用程序的包含页号和页内地址的逻辑地址转换成内存地址,必须要有一个数据结构,用来登记页号和块号的对应关系和相关信息。
    • 这样的数据结构叫做页表
    • 系统为每个进程在内存中建立一个页表。
    • 页表内容
    • 页号:登记程序地址空间的页号
    • 块号:登记相应的页所对应的内存块号
    • 其他:登记与存储信息保护相关的信息

    页地址映射

    • 分页中的地址映射其实与通常的地址映射是一样的,即把程序地址转换为1内存地址,这个转换的过程是在程序执行过程中完成的,是动态地址映射。在现代计算机系统中,由系统提供地址映射硬件来完成地址映射工作。

    计算公式

    在这里插入图片描述

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  • Linux内存地址映射

    2014-04-09 17:36:00
    呵呵本文是针对32位x86 CPULinux内核地址映射过程的详细介绍和示例.其中由浅入深,介绍了相关寄存器,逻辑地址,线性地址,物理地址之间的联系和区别,还介绍了分页机制分段机制和地址映射.对于我这等缺乏理论的小菜鸟...

    引言

    看过原博主的一些文章,写得很好,虽然博主不提倡这种拿来主义,但我还是忍不住一时手痒.呵呵本文是针对32位x86 CPU中Linux内核地址映射过程的详细介绍和示例.其中由浅入深,介绍了相关寄存器,逻辑地址,线性地址,物理地址之间的联系和区别,还介绍了分页机制分段机制和地址映射.对于我这等缺乏理论的小菜鸟来说实可谓金科玉律,点石成金.

    在Intel体系结构的CPU中,现代操作系统如Linux都采用内存保护模式来管理内存.我们看Linux内核中的内存管理相关内容时,会遇到一个基本问题:普通用户程序中的地址是如何转换到内存上的物理地址的?IA-32架构的CPU规定地址映射过程是逻辑地址–>线性地址–>物理地址.Linux既然能在Intel架构的CPU上运行,就要遵守这个规定,那么Linux又是如何进行地址映射的?

    本文以RHEL5.8 i686内核源码版本2.6.18-308(源码下载地址ftp://ftp.redhat.com/pub/redhat/linux/enterprise/5Server/en/os/SRPMS/),在IA-32架构CPU为基础,分析CPU架构下的地址映射过程及Linux内核中的实现,并给出一些工具(附源码)来验证整个地址映射过程(包括PAE机制下的映射),方便我们更直观和深入理解Linux在x86 CPU地址映射.对于Linux在x64_64 CPU中的内核地址映射过程,会在另外一篇文章中单独介绍.

    目 录

    1 概述… 3

    2 IA-32体系结构内存地址映射… 4

    2.1 CPU相关寄存器… 4

    2.1.1 系统寄存器… 5

    2.1.2 内存管理寄存器… 5

    2.2 保护模式的内存管理… 7

    2.3 32位时页面机制地址映射… 9

    2.3.1 逻辑地址到线性地址的映射… 9

    2.3.2 线性地址到物理地址的映射… 11

    2.4 PAE页面机制地址映射过程… 12

    2.4.1 PDPTE寄存器… 12

    2.4.2 逻辑地址到线性地址的映射… 13

    2.4.3 线性地址到物理地址的映射… 13

    3 Linux内核的地址映射过程… 15

    3.1 段式映射过程… 15

    3.2 页式映射过程… 17

    4 Linux地址映射实验… 19

    4.1 gdtr和cr3寄存器值的获取… 20

    4.2 读取物理内存上的数据… 21

    4.3 地址映射过程实验… 21

    4.3.1 段式映射过程… 23

    4.3.2 页式映射过程… 24

    4.4 PAE机制下地址映射过程实验… 26

    4.4.1 段式映射过程… 26

    4.4.2 页式映射过程… 27

    5 常见问题及解答… 28

     

    32位x86 CPU中Linux内核地址映射过程,并且给出实验验证整个地址映射过程资源如下

    完整文档下载地址:http://yunpan.cn/QI7E36mg3EUx9  提取码 373c

    实验相关源码下载地址:http://yunpan.cn/QahPnrGxn3eIu  提取码 7b04

     

    64位x86 CPU中Linux内核地址映射过程,并且给出实验验证整个地址映射过程资源如下

    完整文档下载地址:http://yunpan.cn/QI7WxSLYAiS72  提取码 66e5

    实验相关源码下载地址:http://yunpan.cn/QahP8XRZrIzXJ  提取码 5d07

     

    本文转自:http://ilinuxkernel.com/?p=1276

    转载于:https://www.cnblogs.com/jason-lu/p/3654711.html

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空空如也

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分页系统中地址映射过程