1. 一、分段与分页的比较

1.逻辑地址 -----(分段机制)-----> 线性地址 -----(分页机制)-----> 物理地址

分段机制是必须有的，分页机制可以没有。

如果没有分页机制，线性地址=物理地址

不同的分段机制和不同的分段机制可以随意组合

2.逻辑地址 = 选择符(16位) ： 偏移值(32位)，逻辑地址是二维的

线性地址和物理地址都是32位，是一维的

3.分段的原因：隔绝各个任务的代码、数据和堆栈区域的机制，使多个程序（或任务）可以运行在同一处理器上而不会相互干扰

分页的原因：为虚拟内存系统提供了实现机制，也用于提供多任务之间的隔离措施

4.先执行段级保护，再执行页级保护

段特权级有4级，页只有2级。

超级用户级执行的程序可对任何页面有读写操作，即使是只读页面。

5.保护检查操作与地址变换同时进行，因此处理器不会受到影响

2. 二、分段管理

1.逻辑地址 = 选择符(16位) ： 偏移值(32位)。

段选择符中13位是索引号，因此可以选择8191（0号段不用）个段。

段选择符中一个是区分GDT和LDT，因此准备地说，一个任务最多可以拥有全局段和局部段各8191个。

偏移值有32位，因此一个段最长是4G

只有6个段寄存器，因此只有6个段可供同时访问

2.逻辑地址 -> 线性地址：

（1）段选择符 -----> TI -----> 记录段描述符基址的寄存器

（2）段选择符 ----->Index -----> 段描述符

段描述符地址 = 段描述符基址（寄存器中） + Index * 8B

（2）段描述符 -----> 段首字节的线性地址

（3）段首字节的线性地址 + 偏移值 -----> 目标线性地址

3.段的分类

段（数据段，代码段，系统段（系统段表（LDT段表，TSS段表），门描述符（调用门，中断门，陷阱门，任务门）））

段描述符定义一个段。门描述符存放的是指向一个过程入口点的指针

任务门：任务切换

陷阱门：调用异常处理程序

中断门：调用中断处理程序

调用门：在不同的特权级之间实现受控的程序控制转移

4.LDT是局部描述符表，GDT是全局描述符表

LDT表是一种系统段，其描述符属于系统段描述符。

每个存储LDT表的段，都必须在GDT中有一个段描述符和段选择符

5.6个段寄存器分别是：代码CS, 栈SS, 数据DS, 通用ES,GS,FS

6.

7.特权级越大，特权越低

CPL：当前特权级，指当前运行的程序或任务的特权级

DPL：描述符特权级，指目标段或门的描述符特权级

RPL：请求特权级，指目标段或门的选择符特权级

3. 三、分页管理

1.分页机制把张线性地址空间和物理空间划分成页面

分页机制是页面-页面的映射，地址-地址的转换

2.页面大小为4K

页面数为2^20 = 2^(32-12)

页表项大小为4B = 32 / 8

页表大小为4MB = 2^20 * 4

3.使用二级页表并没有解决需要4MB来存放页表项的问题，它的作用是：

（1）不需要连续的4B空间

（2）目标表页面必须在内存中，但二级页表可以不在内存中

4.线性地址格式：10位PD+10位PT+12位offset

页表项结构：20位物理地址+12位标志位

页面大小：2^offset = 4K

页框数：2^32 / 2^12 = 2^20

页表项大小：32位 / 8 = 4B

页表总大小：2^20 * 4B = 4MB

一页页表包含的页表项：4K / 4B = 1024

计算公式见Linux2.6虚拟内存管理

5.为什么在页表项结构中记录的物理地址是20位的？

答：因为这个地址与页面大小对齐，因此低12位一定是0，没有意义。这12位用来做标志位

6.线性地址 -> 物理地址

（1）寄存器cr3 -----> 页目录表的基址

（2）线性地址高10位 -----> 页目录表的偏移量

（3）（1）+（2）-----> 页目录表的某一项 -----> 页表的基址

（4）线性地址中间10位 -----> 页表的偏移量

（5）（3）+（4）-----> 页表中的一项 -----> 页面的的基址

（6）线性地址中的低12位 -----> 页面中的偏移量

（7）（5）+（6）-----> 页面中的某个位置，这个位置的地址就是所求的物理地址

（1）（3）（5）的地址都是指物理地址

14.为了减少地址转换所需要的总线周期数，最近访问的页目录和页表会存放在TLB中