[050][x86汇编语言]16.1.1 简单分页模型： 计算从线性地址到页物理地址的映射

学习笔记

《x86汇编语言：从实模式到保护模式》
https://www.jianshu.com/p/d481cb547e9f

分页机制的引入背景

• 段不用的时候要被挪到磁盘，段要被用到的时候要被加载到内存；
• 引入分页机制是为了解决 空闲区域远远大于要加载的段 的浪费问题；
• 从80386处理器开始，引入分页机制，也就是说分页是由处理器固件而非操作系统实现的；
• 分页功能，就是用长度固定的页来代替长度不一的段；

物理地址

• 物理地址就是真实的内存地址；

单纯的分段模式

• 在单纯的分段模式下，线性地址就是物理地址；

从线性地址到页物理地址的映射

• 1、当程序加载时，操作系统会首先在虚拟内存中分配段；
• 2、然后，操作系统根据“ 段 需要分成多少页”，在物理内存中搜索空闲页；
• 3、当段比较大时，要按照页的尺寸分成好几个地址区段；
• 4、操作系统用每个区段的首地址，取高20位，乘以4，作为访问映射表的偏移量，用以确定表项；
• 5、操作系统将分配给该区段的页的物理地址写入该表项；
• 6、最后，操作系统把原本需要写入每个区段的程序数据，写到对应的物理页中；

计算物理内存地址

《x86汇编语言：从实模式到保护模式》 P.304 图16-4 从线性地址到页物理地址的映射.PNG

mov edx,[0x2002]

已知 段地址 0x0020 0000
指令中给出偏移量 0x2002
得到线性地址  0x00202002
0x00200000
+ 0x  2002
-------------
0x00202002

   高20位  低12位
0x 00202   002

线性地址的高20位（0x 00202 ）就是表格（映射表）索引，
将索引乘以4，得到0x00808，这就是映射表偏移量，
在映射表 +0x 00808 表项里面，存着 0x 0000 7000
0x 0000 7000 就是页的物理地址；

线性地址的低12位（0x 002）就是页内偏移量；

用页物理地址加上页内偏移量，就是最终的物理内存地址
0x 0000 7000 + 0x 002 = 0x 0000 7002 

页的最小单元是 4KB 
4 KB = 2^12 Byte
因此只需要 线性地址的低12位 作为 页内偏移量，
就足够寻址 完整的单个 4KB 的物理页。

物理内存不够分

• 每个任务都可以有4GB的虚拟内存空间；
• 操作系统可以将暂时不用的页（指的是物理页里的那些数据）退避到磁盘，调入马上就要使用的页，通过这种手段来实现分页内存管理；
• 这就是为什么内存容量较小时，程序越来越慢，硬盘工作指示灯不停地闪烁的原因（频繁地在读写磁盘）。