Intel微处理器学习笔记（四） 内存分页

　　内存分页机制（memory paging mechanism）是从386开始的。线性地址通过分页机制透明转换为物理地址。

　　从这里知道：1. 如果不分页，则线性地址等于物理地址；2. 如果分页，则线性地址不等于物理地址。

　　线性地址（linear address）为程序产生的地址；

　　物理地址（physical address）为程序访问的实际存储器地址。

　　与分页机制相关的寄存器有CR0、CR1、CR2、CR3和CR4，且都是32位寄存器。

　　

图一 控制寄存器

　　

　　1. CR0的PG位为1时，分页启动。否则，线性地址即物理地址。在实模式和保护模式下分页机制都可工作。

　　2. CR3包括页目录基地址以及PCD位和PWT位。如果PCD为1，则PCD引脚在非分页总线周期变为逻辑1，即允许外部硬件控制二级高级缓冲存储器。PWT位也在非分页总线周期作用在PWT引脚上，用于控制系统中的通写（write-through）高速缓冲存储器。页目录基地址用于为“页转换部件”寻址页目录。页大小一般为4KB。页目录包含1024个目录项，每项长4B。每个页目录项寻址一个包含1024项的页表。

　　线性地址 = 页目录项（page directory entry） + 页表项（page table entry） + 存储器页偏移地址（page offset address）

　　

图二 线性地址结构

图三 页目录或页表项结构

　　TLB（translation look-aside buffer，转换后背缓冲区）是一个高速缓冲存储器。在80486中，TLB保存了32个最近使用的页转换地址。一般指令和数据高速缓冲存储器各有一个TLB。

　　在系统中只有一个页目录，页目录包含1024个双字地址，最多可以寻址1024个页表。页目录和每个页表的长度均为4KB。如果为4GB的内存分页，系统会为页目录分配4KB的存储空间，会为1024个页表分配1024*4KB=4MB的存储空间。

图四 分页机制示意图