从程序员角度深入计算机系统的底层
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2012-03-04
21:13:22
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主板芯片组与内存映射
（
Motherboard Chipsets and the Memory Map
）
一组讲述计算机内幕的文章，旨在揭示现代操作系统内核的工作原理。我希望这些文章能对电脑爱好者和程序
员有所帮助，特别是对这类话题感兴趣但没有相关知识的人们。讨论的焦点是
Linux
，
Windows
，和
Intel
处理器。
钻研系统内幕是我的一个爱好。我曾经编写过不少内核模式的代码，只是最近一段时间不再写了。这第一篇文章讲
述了现代
Intel
主板的布局，
CPU
如何访问内存，以及系统的内存映射。
作为开始，让我们看看当今的
Intel
计算机是如何连接各个组件的吧。下图展示了主板上的主要组件：
现代主板的示意图，北桥和南桥构成了芯片组。
当你看图时，请牢记一个至关重要的事实：
CPU
一点也不知道它连接了什么东西。
CPU
仅仅通过一组针脚与外
界交互，它并不关心外界到底有什么。可能是一个电脑主板，但也可能是烤面包机，网络路由器，植入脑内的设备，
或
CPU
测试工作台。
CPU
主要通过
3
种方式与外界交互：内存地址空间，
I/O
地址空间，还有中断。
眼下，我们只关心主板和内存。安装在主板上的
CPU
与外界沟通的门户是前端总线（
front-side bus
），前端
总线把
CPU
与北桥连接起来。每当
CPU
需要读写内存时，都会使用这条总线。
CPU
通过一部分管脚来传输想要读
写的物理内存地址，同时另一些管脚用于发送将被写入或接收被读出的数据。一个
Intel Core 2 QX6600
有
33
个针脚用于传输物理内存地址（可以表示
233
个地址位置），
64
个针脚用于接收
/
发送数据（所以数据在
64
位通
道中传输，也就是
8
字节的数据块）。这使得
CPU
可以控制
64GB
的物理内存（
233
个地址乘以
8
字节），尽管
大多数的芯片组只能支持
8GB
的
RAM
。
现在到了最难理解的部分。我们可能曾经认为内存指的就是
RAM
，被各式各样的程序读写着。的确，大部分
CPU
发出的内存请求都被北桥转送给了
RAM
管理器，但并非全部如此。物理内存地址还可能被用于主板上各种设
备间的通信，这种通信方式叫做内存映射
I/O
。这类设备包括显卡，大多数的
PCI
卡（比如扫描仪或
SCSI
卡），
以及
BIOS
中的
flash
存储器等。
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资源评论
ymzhou1172015-01-07写的很不错，很有用
qq_355994192017-11-12不错不错不错
