Jos-lab2(Exercise 4)

最新推荐文章于 2024-11-03 15:42:00 发布

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#OS #bochs #处理器 #x86

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本文介绍80x86处理器上的内存管理机制，包括逻辑地址、线性地址及物理地址的概念，并详细解析了MMU如何进行地址转换。文中还深入探讨了几个关键函数的实现，如pgdir_walk()、boot_map_region()等。

Exercise 4.In the file kern/pmap.c,you must implement code for the following functions.

当使用80x86处理器时，必须区分三个地址

逻辑地址（Logical address）：每个逻辑地址包括一个段和偏移，偏移指从段起始地址到实际地址的偏移。

线性地址（Linear address）（也称虚拟地址）：一个32位无符号整数，可以用来表示高达4GB的地址，通常用十六进制表示，范围从0x00000000到0xffffffff

物理地址（physical address）：用于在内存芯片上寻址内存单元。与从CPU地址引脚发送到内存总线的电信号相对应。

MMU通过一种称为分段单元(segmentation unit)的硬件电路吧逻辑地址转换成线性地址，接着分页单元(paging uni)的硬件电路把线性地址转换成一个物理地址。

Exercise 4的几个函数都是基于线性地址到物理地址的转换，具体的转换可以参考i386手册中关于paging的部分。

pgdir_walk()
 416         pte_t *result = NULL;
 417         pde_t *pdt = pgdir + PDX(va);
 419         struct Page* newpta = NULL;
 421         cprintf("%s(0x%x, 0x%x, %d, pdt = %x,*pdt = %x),\n",__func__,pgdir,va,create,pdt, *pdt);
 423         if (!(*pdt & PTE_P)) {  // the page table entry not present yet 
 424                 if(create) {
 425                         newpta = page_alloc(PGSIZE);
 427                         if(newpta == NULL) {
 429                                 return NULL;
 430                         } else {
 431                                 memset(page2kva(newpta), 0, PGSIZE);
 432                                 newpta->pp_ref++;
 433                                 *pdt = PADDR(page2kva(newpta))|PTE_U|PTE_W|PTE_P;
 435                         }
 436                 } else {
 438                         return NULL;
 439                 }
 440         }
 441         result = (pte_t *)KADDR(PTE_ADDR(*pdt)) + PTX(va);


boot_map_region()
 469         int n = ROUNDUP(size, PGSIZE) / PGSIZE;
 470         int i;
 471         pte_t *pte = NULL;
 472         for(i = 0; i < n; i++) {
 473                 pte = pgdir_walk(pgdir, (void *)(va + i*PGSIZE), 1);
 474                 *pte = (pa + i*PGSIZE)|perm|PTE_P;
 475         }
 
page_lookup()
 554         pte_t *pte = pgdir_walk(pgdir, va, 0);
 556         if(pte_store != NULL) {
 557                 *pte_store = pte;
 559         }
 560         if ((pte == NULL) || ((*pte & PTE_P) == 0)) {
 562                 return NULL;
 563         }
 565         return pa2page(PTE_ADDR(*pte));

page_remove()
 587         pte_t *pte;
 588         struct Page *pa = page_lookup(pgdir, va, &pte);
 589         if(!pa) {
 591                 return;
 592         }
 593         page_decref(pa);
 594         *pte = 0;
 595         if (!pa->pp_ref) {
 596                 page_free(pa);
 597         }
 598         tlb_invalidate(pgdir,va);
        
page_insert()
 507         pte_t *pte = pgdir_walk(pgdir, va, 1);
 508         if (!pte)
 509                 return -E_NO_MEM;
 510         if(PTE_ADDR(*pte) != page2pa(pp)) {
 512                 page_remove(pgdir, va);
 513                 pte = pgdir_walk(pgdir, va, 1);
 515                 pp->pp_ref++;
 516         }
 517         *pte = page2pa(pp)|perm|PTE_P;
 518         return 0;