[转帖]CR3,PDE,PTE,TLB 内存管理的简单说明

CR3,PDE,PTE,TLB

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网上关于virtual address到physical address的转换的文章太多了，写在这里只为了给blog加点内容，以及自己整理下:

32bit OS每个进程有4G的寻址空间，一个32bit的virtual address怎么被映射到physical address上呢？

1.拿到CR3的值，代表PDE Base的物理地址，页目录下占用连续的4K物理内存，共有1k个PTE.

2.根据Virtual Address的Bit31--Bit22为index,PDE Base+ index指向的PTE就是virtual address对应的PTE Base.

3.每个PTE又占用连续的4K物理内存，存放1K个Page.

4.根据virtual address的Bit21--Bit12作为index, PTE base+index指向的Page就是virtual address对应的Page.

5.Page项中有Page的起始物理地址pStart，4K对齐，virtual address的低12bit为offset，pStart+offset就是virtual address对应的physical address了。

那么每个进程应该有连续的4K内存，存放PDE Table, 1K个连续4K内存的PTE Table，共1k*4K=4M，所以需要4K+4M的Memory来存放完整4G的地址转换相关的信息，这样占用的内存太多了。一般进程实际使用的地址只占4G的一小部分，所以OS对那些没用到的virtual address page不会生成对应的PTE Table，以节省内存。

TLB: translation lookaside buffer,是一块cache,cache, PDE, PTE的内容，使得寻址并不都需要访问两次Memory(PDE,PTE)。进程切换会导致TLB失效，这也是进程切换的一个开销。