為了給大家說清楚分頁機制，我們先在宏觀上說下cpu地址變換過程，先讓大家有個直觀的印象，如果有不明白的地方也不要著急，適時地不求甚解，有助于從全局上將知識融會貫通（這句話是我即興說的，說得多好啊^^，好吧，無視我吧）。

分頁機制其實是建立在分段機制之上的。這是不是有些讓大家意外呢？其實這并不是說分頁機制依賴于分段機制，只是這內存分段機制屬于intel IA32架構骨子里的東西，改是改不掉的，除非重頭再造個cpu出來，所以分頁機制只能在現有分段機制大局已定的情況下誕生，它們兩者的關系是怎樣的呢，讓我們先從保護模式下的分段機制開始梳理。

盡管在保護模式中段寄存器中的內容已經是選擇子，但選擇子最終就是為了要找到段基址，其內存訪問的核心機制依然是“段基址：段內偏移地址”，這兩個地址在相加之后才是絕對地址，也就是我們所說的線性地址，此線性地址在分段機制下被cpu認為是物理地址，直接拿來就能用，也就是說，此線性地址可以直接送上地址總線。將段基址和段內偏移地址相加求和的工作是由cpu的段部件自動完成的。整個訪問內存的過程如圖:

分頁機制要建立在分段機制的基礎上，也就是說，段部件的工作依然免不了，所以，分頁只能是在分段之后進行的，其過程如圖

cpu在不打開分頁機制的情況下，是按照默認的分段方式進行的，段基址和段內偏移地址經過段部件處理后所輸出的線性地址，cpu就認為是物理地址。如果打開了分頁機制，段部件輸出的線性地址就不再等同于物理地址了，我們稱之為虛擬地址，它是邏輯上的、是假的、不應該被送上地址總線（因為地址只是個數字，任何數字都可以當做地址，這里說的是“不應該”是指應該人為保證送上地址總線上的數字是正確的地址）。cpu必須要拿到物理地址才行，此虛擬地址對應的物理地址需要在頁表中查找，這項查找工作是由頁部件自動完成的。為了要搞清楚頁部件的工作原理，必須要搞清楚這兩件事：

分頁機制的原理

頁表的結構

下面我們將從這兩方面入手，循序漸進地展開分頁機制原理。

經過段部件處理后，保護模式的尋址空間是4GB，注意啦，這個尋址空間是指線性地址空間，它在邏輯上是連續的。分頁機制的思想是：通過映射，可以使連續的線性地址與任意物理內存地址相關聯，邏輯上連續的線性地址其對應的物理地址可以不連續。

分頁機制的作用有兩方面：

• 將線性地址轉換成物理地址
• 用大小相等的頁代替大小不等的段

這兩方面的作用如圖：

由于有了線性地址到真實物理地址的這層映射，故經過段部件輸出的線性地址便有了另外一個名字，虛擬地址。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的一步步编写操作系统 36 一级页表与虚拟地址1的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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