构建64位操作系统-虚拟地址与物理地址_64位 虚拟地址 空间

1.虚拟地址与物理地址

1.1.虚拟地址

        我们在程序中使用的地址全部是虚拟地址。

        IA-32e下虚拟地址占据64个比特位。高16位作为符号扩展。低48位用于虚拟地址寻址。这种格式的地址也称为Canonical地址。IA-32e模式下，只有Canonical型地址区间是可用地址空间。    

1.2.物理地址

        虚拟地址需要转换为物理地址后才能实际发挥作用。

1.3.通过虚拟地址如何得到物理地址

        虚拟地址通过页表转换为物理地址。对IA-32e的页表机制而言。PML4顶级页表的物理基地址从CR3寄存器得到。

        1.物理页为4KB物理页时

        对虚拟地址低48个比特位拆分为 9+9+9+9+12。

        第一个9比特构成PML4页表的索引，据此得到PML4页表索引项。从中可以得到PDPT页表物理基地址。

        第二个9比特构成PDPT页表的索引，据此得到PDPT页表索引项。从中可以得到PDT页表物理基地址。

        第三个9比特构成PDT页表的索引，据此得到PDT页表索引项。从中可以得到PT页表物理基地址。

        第四个9比特构成PT页表的索引，据此得到PT页表索引项。从中得到4KB物理页基地址。

        最后的12比特构成4KB物理页的页内偏移。据此得到具体的物理地址。

       

        2.物理页为2MB物理页时

        对虚拟地址低48个比特位拆分为 9+9+9+21。

        第一个9比特构成PML4页表的索引，据此得到PML4页表索引项。从中可以得到PDPT页表物理基地址。

        第二个9比特构成PDPT页表的索引，据此得到PDPT页表索引项。从中可以得到PDT页表物理基地址。       

        第三个9比特构成PDT页表的索引，据此得到PDT页表索引项。从中可以得到2MB物理页基地址。

        最后的21比特构成2MB物理页的页内偏移。据此得到具体的物理地址。

       

        3.物理页为1GB物理页时

        对虚拟地址低48个比特位拆分为 9+9+30。

        第一个9比特构成PML4页表的索引，据此得到PML4页表索引项。从中可以得到PDPT页表物理基地址。       

        第二个9比特构成PDPT页表的索引，据此得到PDPT页表索引项。从中可以得到1GB物理页基地址。

        最后的30比特构成1GB物理页的页内偏移。据此得到具体的物理地址。