地址映射原理与举例分析

地址映射原理与举例分析 本文将详细介绍地址映射原理，并通过 Intel CPU 的发展历程来分析地址映射的演进过程。 一、段式管理 Intel 的 CPU，从 8086 开始，采用段页式管理的原始思想。8086 是“实地址模式”，没有对内核实现任何的拨户机制。然而，这种缺陷被解决了，Intel 从 80286 开始实现其“保护模式”（Protected Mode）。但是，早期的 80286 只能从实地址模式转入保护模式，却不能从保护模式转回实地址模式。 段式管理的地址映射过程可以分为以下五步： 1. 根据指令的性质确定应该使用那一个段寄存器。 2. 根据寄存器的内容，以 GDTR（LDTR）作为基地址，以 DS（ES，CS，SS）作为偏移量，找到相应的“地址段描述结构”。 3. 从地址段描述结构中得到基地址。 4. 将指令中发出的地址作为位移，与段描述结构中规定的段长度相比，看是否越界。 5. 根据指令的性质和段描述符中的访问权限来确定是否越权。 二、页式管理 页式管理的地址映射过程可以分为以下四步： 1. 在 CR3 寄存器中取得页面目录的基地址。 2. 以线性地址中的 dir 项为下标，在目录中取得相应页面表的基地址。 3. 以线性地址中的 page 项为下标，在所得的页面表中取得相应的页面描述项。 4. 将页面描述项中给出的页面基地址与线性地址中的 offset 项相加得到物理地址。 在页式管理中，线性地址的格式为：dir（10位）、page（10位）和 offset（12位）。CR3 寄存器中存储的页面目录的基地址，用于指向页面表。页面表项中存储的页面描述项，用于指向物理页面。 三、总结 地址映射原理是计算机系统中的一种重要机制，用于将逻辑地址转换为物理地址。Intel 的 CPU，从 8086 到 80386，都经历了从段式管理到页式管理的演进过程。段式管理和页式管理都是地址映射的方式，但它们的实现机制和优缺点不同。了解地址映射原理，可以帮助我们更好地理解计算机系统的工作机制，并提高计算机系统的性能。