【Backup】80386的分页机制

分页机制在分段机制之后进行，以完成线性地址到物理地址的转换。分段机制把逻辑地址转换为线性地址，分页机制进一步把该线性地址转换为物理地址。

        1.逻辑地址

        机器语言指令采用逻辑地址（Logical Address）来指定一个操作数的地址或一条指令的地址。每个逻辑地址都由一个段（Segment）和偏移量（Offset）组成。

        2.线性地址

        线性地址（Linear Address）是一个32位的无符号整数，可以表达高达2^32（4GB）的地址。通常用16进制表示线性地址，其取值范围为0x00000000～0xFFFFFFFF。

        3.物理地址

        物理地址（Physical Address）也就是内存单元的实际地址，用于芯片级内存单元寻址。由32位无符号整数表示。

        从逻辑地址到物理地址的转换是由内存管理单元MMU的硬件电路来完成的。MMU包含两个部分，一个是分段单元（Segmentation Unit），另一个是分页单元（Paging Unit）。其中，分段单元将一个逻辑地址转换为线性地址；而分页单元把一个线性地址转换为物理地址。

通过设置CR0寄存器的PG标志来启用分页机制，当PG=1时启动，若PG=0，则通过分段单元转换得出的即是物理地址。

分页机制管理的对象是固定大小的存储块，称为页（page）。

分页机制把整个线性地址空间及整个物理地址空间都看成由页组成，在线性地址空间中的任何一页，可以映射为物理地址空间中的任何一页。

80386把4GB的线性地址空间划分为4KB的页面，共有1M个。

32位的线性地址空间被划分成了3个部分：页目录（Page Directory）、页表（Page Table）和页内偏移（Offset）。

                                                  线性地址格式

                                   31            22 21         12 11        0

                                   |       pd       |       pt        |  offset  |

由上图，在页目录中含有1K（10bit）个目录项（Page Directory Entry，PDE），每个目录项指向一个页表；而在每个页表中也含有1K个页面描述符（页表项，Page Table Entry，PTE）。线性地址的转换分为两级完成，新增加了一个寄存器CR3作为指向当前页目录的指针。其转换过程如下：

1.从CR3中取得当前页目录的基地址；

2.以线性地址中的目录（pd）位段为下标，在页目录中取得相应页表的基地址；

   以线性地址中的页（pt）位段为下标，在所得到的页表中取得相应的页面描述项；

3.将所得到的页面描述项的基地址与线性地址中的偏移量（offset）位段相加得到物理地址。