19-PDE-PTE

不知在《分页》文章里，你有没有搞懂什么是页，同时还延伸出了页表的概念。另外，还解释了逻辑地址、线性地址和物理地址之间的关系。我知道你脑子可能是一团浆糊，这只能怪我的语言表达能力还不够强。

大段大段的文字让人读起来有时候很恼火，可是为了阐释问题，大段大段文字有时候又避免不了。所以，有时候不得不砍去细支末节，压缩篇幅。

为了能够强化分页的知识，本篇扼要回顾前两篇内容，精简总结几个概念之间的关系。

1. 页、页索引号、页表、页目录

• 页：物理内存中固定大小（4KB）的连续内存块。必须以4KB对齐划分。
• 页索引号：把物理内存中的页挨个编号，从 0 开始，一直到最后一页。如果是物理内存只有40KB大小，最后一页的索引号就是 9.
• 页索引号占用 20 bit.
• 页表：一个大小为 1024 个元素的数组，用来保存页索引号。数组中的每个元素的高20 bit 用来保存页索引号，低 12 bit 保存页属性。每个元素的大小是 32 bit，也就是 4 字节。
• 一个页表本身占用一页（4KB）
• 页目录：页表本身既然也占用一页，那页表本身这个物理页也是有索引号的。所以保存这种物理页索引号的页表，叫一级页表，也叫页目录。

图1 中展示了页目录、页表和普通物理页之间的关系，这张图在14篇你也见到过。细心的你可能会注意到一级页表中，有一个表项，PDE768，它竟然指向了自己！

这没有什么好惊讶的，因为一级页表中保存的，本来就是另一个页表所在物理页的索引号。一级页表难道就不是页表吗？

图1 页目录、页表和普通物理页

2. PDE、PTE

即使我不说，你肯定也知道 PDE、PTE是什么了。

没错，PDE 是页目录表项。而 PTE是页表表项。（在以后的文字里，一级页表我将以页目录表代之；二级页表，简称页表。）

为何一个 PDE、PTE都要单独拿出来说？还记得不，不管是PDE还是PTE，其中的高 20 bit 是用来保存索引号的，而低 12 bit，你只知道保存了属性，如果你还没有去百度 or 谷歌，你肯定不知道这 12 bit 保存了什么。

无论怎样，先来看看 PDE 和 PTE 的结构。

• PDE 结构

|<------ 31~12------>|<------ 11~0 --------->| 比特
                     |b a 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0| 
|--------------------|-|-|-|-|-|-|-|-|-|-|-|-| 占位
|<-------index------>| AVL |G|P|0|A|P|P|U|R|P| 属性
                             |S|   |C|W|/|/|
                                   |D|T|S|W|

• PTE 结构

|<------ 31~12------>|<------ 11~0 --------->| 比特
                     |b a 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0|
|--------------------|-|-|-|-|-|-|-|-|-|-|-|-| 占位
|<-------index------>| AVL |G|P|D|A|P|P|U|R|P| 属性
                             |A|   |C|W|/|/|
                             |T|   |D|T|S|W|

从上面的结构，发现 PDE 和 PTE 的结构基本上差不多，但是有个别比如第 7 位就不一样。

3. 属性含义

• P：有效位。0 表示当前表项无效。
• R/W: 0 表示只读。1表示可读写。
• U/S: 0 表示只能0、1、2特权级可访问。3 表示只有特权级程序可访问
• A: 0 表示该页未被访问，1表示已被访问。
• D: 脏位。0表示该页未写过，1表示该页被写过。
• PS: 只存在于页目录表。0表示这是4KB页，指向一个页表。1表示这是4MB大页，直接指向物理页。
• PWT、PCD、G：暂不讲解

4. 总结

本篇回顾了前两篇的知识，旨在巩固大家对页、页目录、页表的理解。另外，给出了 PDE和PTE的详细结构。

其中需要注意的是，页目录表中的 PS 位，当 PS 为 0 的时候，就是我们前面所熟知的 4 KB 小页面。如果该位为 1，那么该 PDE 指向的不是页表，而是一个 4MB 的普通物理页。