目录项和页表项

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i386中为的地址映射
逻辑地址经过段映射为线性地址, 再经页映射到物理地址.
线性地址结构
这个结构可以用下图表示:
线性地址结构
目录项中含有指向一个页面表的指针, 页页面表中含有指向一个页面起始地址的指针. 每个目录项和页表项都是以4字节(32位机器)的长度存储的数据. 由于页面表和页面的起始地址都总是在4K字节的边界上, 这些指针的低12位都永远是0. 这样, 在目录项和页面表中都只要有20位的指针就够了, 余下的12位则可以用于控制或其他的目的.

为了方便理解这里copy了浅谈地址映射原理与举例分析中的例子. 若线性地址为,
0000 1000 0000 0100 1000 0101 0110 1000

高10位是0000 1000 00, 也就是32, 所以i386CPU就以32位下标去页面目录中找目录项. 这个目录项中的高20位指向一个页面表. 找到页面表后, CPU再来看线性地址的中间10位, 为 0001001000, 即十进制的72, 于是CPU就以此为下标在已经找到的页表中找到相应的表项. 这时这个线性地址的最低12位为0X568, 所以如果目标页面的起始地址为0X740000的话 (具体取决于内核中的动态分配), 那么物理地址就是0X740568.

其实段映射完全没必要存在, 只是i386为了兼容之前的16位段寄存器的, 不得不在采取段式地址映射来实现其"保护模式", 虽然只用页式管理就能实现更加有效和高效的"保护模式"下的内存地址映射, 事实上ARM等处理器就只有页式管理.

待续: 内存管理中的地址映射演变, 从实模式到保护模式

页目录和页表结构
FISH 的专栏
08-27 8717
 上图反映了如下信息：1、  进程的4G 线性空间被划分成三个部分：进程空间（0-3G）、内核直接映射空间（3G – high_memory）、内核动态映射空间（VMALLOC_START  -  VMALLOC_END）2、  三个空间使用同一张页目录表，通过 CR3 可找到此页目录表。但不同的空间在页目录表中页对应不同的项，因此互相不冲突3、  内核初始化以后，根据实际物理内存的大
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多选题 以下说法正确的是（    ）？ A. 受限于硬件或操作系统支持，存在存储器末尾空间访问不到的情况 B. 物理地址指的是实际地址，相对地址则是一个相对于参考（起始）地址的地址 C. 地址空间取决于计算机体系结构以及地址编码长度 D. 地址空间可以无限大 E. 程序运行时，需要将相对地址转为物理地址，从而确定所需内容的实际所在位置 关于重定位的说法，以下正确的是（    ）？ A. 重定位的目的是为了使程序运行时确定所需内容的真实地址，从而可以得到所需内容
页目录项和页表项——《x86汇编语言：从实模式到保护模式》读书笔记43
车子（chezi）
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上图就是页目录项和页表项的格式。
查缺补漏----页目录项和页表
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查缺补漏----页目录项和页表（页目录项与页表的关系）
内存管理——页表、页表项、页目录、多级页表
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我们想申请8M内存，我们就创建2个4K的二级页表。在虚拟地址空间里可按照固定大小来分页，典型的页面粒度为 4 KB，8KB或16KB等，而在物理内存中， 空间也分成和虚拟地址空间大小相同的块， 称为页帧（page frame）。因为页表一定要覆盖全部虚拟地址空间，所以在 32 位的环境下，虚拟地址空间共有 4GB，假设一个页的大小是 4KB（2^12），那么就需要大约 100 万 （2^20） 个页，每个「页表项」需要 4 个字节大小来存储，那么整个 4GB 空间的映射就需要有 4MB 的内存来存储页表。
目录号为P1的页目录项中存放的页框号为m,页目录项和页表项长度均为n字节，请问 （1）页大小为多少字节？（1分）一个进程的逻辑地址空间大小最多为多少字节？
05-22
(1) 由于页目录项和页表项长度均为n字节，所以一个页目录项可存放 n/4 个页表项，而一个页表项可表示一页大小的物理地址空间，因此一页大小为 n/4 字节 * n 字节 = n^2/4 字节。 (2) 一个进程的逻辑地址空间大小...
任务描述 本关任务：分析版本 0 内核的第一次缺页页故障，回答下列问题： 1.该页故障由几号进程引发？ 2.在该故障发生前，该进程执行的最后一个可执行文件是什么？该可执行文件的第 2 块（每块 1KB ）的头 16 字节的内容是什么？ 3.引发该页故障的线性地址是什么？该进程的代码段起始地址是多少？ 4.该页故障处理前，该线性地址对应的页目录项的地址和值分别是什么？ 5.该页故障处理时，申请到的空闲页帧的起始地址是什么？该页帧的头 16 字节的内容是什么？ 6.该页故障处理过程中、读入硬盘数据后，上述页帧的头 16 字节的内容是什么？ 7.该页故障处理过程中、修改对应的页表项后，上述线性地址对应的页表项的值是什么？ 相关知识 为了完成本关任务，你需要掌握： 1.如何跟踪到缺页页故障的发生； 2.如何跟踪可执行文件的执行； 3.如何显示 bochs 虚拟机硬盘中某个可执行文件的内容； 4.在 gdb 中如何知道引发缺页页故障的线性地址是多少； 5.函数 do_no_page 的处理过程是怎样的； 6.在 gdb 中如何查看当前进程的（用户）代码段的起始地址； 7.如何分析线性地址空间到物理地址空间的映射关系； 8.如何计算一个线性地址对应的物理地址； 9.如何计算一个线性地址的高 10 位和中间 10 位的值； 10.页目录项和页表项的格式是什么； 11.如何查看某个页目录项的值； 12.在 gdb 调试时，如何知道某页帧的头 16 字节的内容。 实验准备 本关卡使用版本 0 内核进行分析，内核文件为 ~/os/linux-0.11-lab/0 。 如何跟踪到缺页页故障的发生 在 Linux 0.11 中，页故障有两种类型：缺页页故障和写保护（访问权限异常）页故障，分别由函数 do_no_page 和 do_wp_page 处理： 因此，只需在函数 do_no_page 处设置断点，即可跟踪缺页页故障的发生。 如何跟踪可执行文件的执行 可执行文件的执行是通过系统调用 execve 完成的，其实现函数 sys_execve 会调用 C 函数 do_execve ，因此只需在后者处设置断点即可： 具体执行的文件名放在参数 filename 中，该参数来自用户空间，为了在调试时都能准确显示其值，可以在显示时加上用户数据段起始地址（与用户代码段起始地址相同）： 如何显示 bochs 虚拟机硬盘中某个可执行文件的内容 可以用版本 0 内核启动 bochs 虚拟机，然后使用 hexdump 命令查看： 显示画面如下： 其中第二块（假设每块占 1KB ）的头 16 字节的内容是 8b 44 24 08 a3 00 a0 00 e8 00 0e 00 00 00 6a 00 。 在 gdb 中如何知道引发缺页页故障的线性地址是多少 该地址记录在函数 do_no_page 的参数 address 中： 函数 do_no_page 的处理过程是怎样的 如果页面是零页，则字节分配一个空闲页帧并初始化为全零；如果页面来自于当前进程的可执行文件，则会分配空闲页帧、读入硬盘上的可执行文件数据、修改页表项： 在 gdb 中如何查看当前进程的（用户）代码段的起始地址 数据段的起始地址与代码段相同，只是会实际使用段内的不同区域。 如何分析线性地址空间到物理地址空间的映射关系 首先分析页目录中的每个有效的页目录项，找到所有二级页表的首地址；然后分析每一个二级页表，查看其中有效的页表项，计算出页面与页帧之间的对应关系。最后的映射关系类似描述如下： 线性地址区间 物理地址区间 0x00000000-0x00ffffff -> 0x00000000-0x00ffffff 0x04000000-0x0409ffff -> 0x00000000-0x0009ffff 如何计算一个线性地址对应的物理地址 在 x86 CPU 中，如果启用了分页地址转换机制，线性地址会通过页目录和页表被转换为物理地址，整体过程如下： 具体过程是，首先以线性地址的高 10 位为索引在页目录中找到对应的页目录项，然后以线性地址的中间 10 位为索引在页表中找到对应的页表项，最后将页表项中的页帧起始地址与线性地址的低 12 位（页内偏移）相加，得到最后的物理地址。 如何计算一个线性地址的高 10 位和中间 10 位的值 可以单独开一个终端来运行 gdb ， 然后在其中进行计算： 上面显示线性地址 0x401fcac 的高 10 位为 16 ，中间 10 位为 31 。 页目录项和页表项的格式是什么 页表项的格式如下： 可见，一个页表项占 4 个字节，其中高20位是页帧起始地址的高 20 位，在 x86 中页帧
11-20
页目录项和页表项的地址可以通过线性地址计算得到。在Linux 0.11中，线性地址被划分为页目录索引、页表索引和页内偏移。通过线性地址右移22位可以得到页目录索引，右移12位并与上`0x3FF`可以得到页表索引。页目录项...
某 32位系统采用基于二级页表的请求分页存储管理方式，按字节编址，页目录项和页表项长度均为4字节，虚拟地址结构如下:页目录号(10位)页号(10 位)页内偏移量（12位）。 某C程序中数组a[1024][1024]的起始虚拟地址为1080000H，数组元素占4字节，该程序运行时，其进程的页目录起始物理地址为00201000H， 请回答下列问题:(1)数组元素 a[1][2]的虚拟地址是什么?对应的页目录号和页号分别是什么?对应的页目录项的物理地址是什么?若该目录项中存放的页框号为00301H，则a[1][2]所在页对应的页表项的物理地址是什么? 在本题中，数组是否只占用了一个页目录项（042H）？是否只占用了一个二级页表？，数组第一行元素和第二行元素有什么共有的地址吗？
11-02
已知页目录项页框号为 `00301H`，页表项所在页的起始物理地址 = 页框号 * 页大小（页大小为 `2^12 = 4096` 字节）。 页表项的物理地址 = 页表起始物理地址 + 页号 * 4 ```python page_frame_number = 0x00301 page_...
本关任务通过调试版本 1.3 内核回答问题： 1 号进程第 1 次调用函数 output_char 时，它的 mynext 变量的物理地址是多少？ 1 号进程第 2 次调用函数 output_char 时，它的 mynext 变量的物理地址是多少？ 相关知识 为了完成本关任务，你需要掌握： 1.如何查看 1 号进程的函数调用 output_char() 所对应的汇编指令； 2.如何计算 1 号进程的 mynext 变量的逻辑地址(段地址:段内偏移)； 3.在 bochsdbg 中，如何查看一个逻辑地址处的值； 4.如何计算一个线性地址对应的物理地址； 5.如何查看 CR3 寄存器的值； 6.页目录项和页表项的格式是什么； 7.如何查看某个页目录项的值； 8.在 bochsdbg 中，如何直接查看某物理地址处的值； 9.如何计算一个线性地址的高 10 位和中间 10 位的值。 环境准备 本关卡使用版本 1.3 内核进行分析，内核文件存放在/data/workspace/myshixun/exp1中。 如何查看 1 号进程的函数调用 output_char() 所对应的汇编指令 1 号进程在第 155 行调用了函数 output_char ： 因此只需要先跟踪到第 155 行，然后反汇编即可看到对应的汇编指令，反汇编命令如下： 如何计算 1 号进程的 mynext 变量的逻辑地址(段地址:段内偏移) 在跟踪到 1 号进程的运行后，可以直接查看变量 mynext 所在的段内偏移： 其段地址默认存放在寄存器 ds 中。 在 bochsdbg 中，如何查看一个逻辑地址处的值 可以使用 x 命令直接查看，类似如下： 上图中，同时显示了逻辑地址 0x17:0x1fcac 对应的线性地址，即 0x401fcac 。 如何计算一个线性地址对应的物理地址 在 x86 CPU 中，如果启用了分页地址转换机制，线性地址会通过页目录和页表被转换为物理地址，整体过程如下： 具体过程是，首先以线性地址的高 10 位为索引在页目录中找到对应的页目录项，然后以线性地址的中间 10 位为索引在页表中找到对应的页表项，最后将页表项中的页帧起始地址与线性地址的低 12 位（页内偏移）相加，得到最后的物理地址。 如何查看 CR3 寄存器的值 在 bochsdbg 中使用 creg 命令即可： 页目录项和页表项的格式是什么 页表项的格式如下： 可见，一个页表项占 4 个字节，其中高20位是页帧起始地址的高 20 位，在 x86 中页帧的长度为 4KB ，页帧起始地址的低 12 位都是 0 。 另外，页表项的倒数第 2 位（位 1 ）如果为 1 ，表示这个页面可以写，否则只能读；倒数第 1 位（位 0 ）如果为 1 ，表示这个页面存在对应的页帧，否则表示不存在对应的页帧。 例如，如果某页表项的值为： 则说明该页对应的页帧存在，其页帧号为 0x1 ，页帧的起始地址为 0x1000 ，这个页面只能读不能写。 页目录项的格式与页表项类似。 如何查看某个页目录项的值 如果页目录的起始地址为 0 ，则用以下命令可以显示前 4 个页目录项的值： 其中最后一个页目录项为 3 号页目录项，其值为 0x00004027 ，页目录项从 0 开始编号。 查看页表项的方法与此类似。 在 bochsdbg 中，如何直接查看某物理地址处的值 可以使用 xp 命令： 与之不同的是，命令 x 用来显示某逻辑地址或线性地址处的值。 如何计算一个线性地址的高 10 位和中间 10 位的值 可以单独开一个终端来运行 gdb ， , 然后在其中进行计算： , 上面显示线性地址 0x401fcac 的高 10 位为 16 ，中间 10 位为 31 。 编程要求 通过 gdb 和 dbg 调试查找答案，将第一关的答案填写在/data/workspace/myshixun/第一关.txt中。 1 号进程第 1 次调用函数 output_char 时，它的 mynext 变量的物理地址是多少？ 1 号进程第 2 次调用函数 output_char 时，它的 mynext 变量的物理地址是多少？ 测试说明 平台会对你的操作进行检测，同时会对文档的内容进行检测。请完成操作并且填写文档内容之后再点击评测。
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题目重述 1 号进程第 1 次调用函数 `output_char` 时，其局部变量 `mynext` 的物理地址是多少？...- **页目录项与页表项结构**：均占 4 字节，高 20 位为页帧或页表基址，第 0 位表示存在性，第 1 位表示可写性。
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