虚拟内存

  • 虚拟地址到物理地址的映射以实现隔离性
    • 每个程序有独立的地址空间，不相互影响

页表

地址操作简单流程
CPU向虚拟地址va加载或写入数据–>CPU将va交给内存管理单元MMU–>SATP寄存器存放着内存中存放虚拟地址到物理地址的表单–>MMU通过SATP查找表单获得va的物理地址–>完成物理地址的加载或写入。
虚拟内存地址

  • 为64bit，高25bit不使用，只用39bit
  • 中间27bit为index，可知物理page号(PPN)，包含4096字节
  • 低12bit为offset(
    2
    12
    =
    4096
    2^{12} = 4096
    212=4096    ），指向page中4096字节的某1个–>物理地址 = page + offset

物理地址

  • 为56bit，44bit为PPN，剩下12bit直接复制虚拟地址的offset
    操作系统页表

page table

  • 内容：虚拟内存地址：物理地址的映射
  • 多级结构
    虚拟内存地址的index分成3个9bit，每个bit称作1个page directory，SATP寄存器实际指向第1个page directory的地址。每个page directory都有512大小，它们指向一个PTE（Page Table Entry），因此共需要3*512个PTE（Page Table Entry）。
    操作系统页表

PTE
PTE可以看成从虚拟地址到物理地址的分级索引。虚拟地址的3个数值表示在page directory中的偏移，此偏移加上当前page directory的首地址，则可得到1个64bit的PTE的物理地址。PTE中存放着PPN，PPN表示1个物理页号，在此物理页号后补12个0，相当于offset为0，则可得到真正的物理地址，以此进入下一个page directory的首地址，当然最后1个page directory加上va的offset就是查找的真正的物理地址；还有一些标志位，比如V表示此地址翻译是否可用。
操作系统页表

TLB页表缓存

  • 切换page table 会清空TLB
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