内存寻址之分页机制

写在前面：

分页机制完成线性地址到物理地址的转换 80x86 规定分页机制是可选的。分段和分页没有什么必然联系，分段可以说是 Intel 的 CPU 一直保持着的一种机制，而分页只是保护模式下的一种内存管理策略。想开启分页机制，CPU必须工作在保护模式，而工作在保护模式可以不开启分页。

分页机制由控制寄存器 CR0 中的 PG 位启用，如PG=1则启用分页机制，把线性地址转换为物理地址；如果PG=0则直接把段机制产生的线性地址当作物理地址使用。

为什么要分页？

问题的本质是在目前只分段的情况， CPU 认为线性地址等于物理地址，而线性地址是由编译器编译出来的，它本身是连续的，所以物理地址也必须要连续才行，但我们可用的物理地址不连续。换句话说，如果线性地址连续，而物理地址可以不连续，不就解决了吗。所以要解除线性地址和物理地址一一对应的关系，然后将他们的关系重新建立，通过某种映射关系，可以将线性地址映射到任意物理地址。

页与页表

为了效率起见，将线性地址空间分成若干大小相等的片，称为页( Page )。相应的地，逻辑上把内存划分为与页大小相等的若干存储块，称为( 物理 )块或页面( Page Frame )。常见的页面大小为 4KB，每一页都有 4K 字节长，每一页的起始地址都能被 4K 整除。

分页机制通过把线性地址空间中的页，重新定位到物理地址空间来进行管理，因为每个页面的整个 4K 字节作为一个单位来映射，并且每个页面都对齐 4K 字节的边界，因此，线性地址的低 12 位经过分页机制直接地作为物理地址的低 12 位使用。所以，线性地址的高 20位可用来定位一个物理页，低 12 位可用来在该物理页内寻址。

页表项结构

页表就是个 N 行 l 列的表格,页表中的每一行(只有一个单元格)称为页表项( Page Table Entry，PTE )，其大小是 4 字节,页表项的作用是存储内存物理地址。当访问一个线性地址时,实际上就是在访问页表项中所记录的物理内存地址。