Linux内存寻址

我会尽力以最简洁清晰的思路来写这篇文章。

所谓内存寻址也就是从写在指令里的地址,转化为实际物理地址的过程。因为操作系统要兼顾许多东西,所以也就变得复杂。

逻辑地址 → 线性地址 → 物理地址

逻辑地址 = 段 + 偏移量

因为:最开始cpu中的alu宽度只有16位,但地址总线宽度有20位。所以设置四个段寄存器:cs(指令),ds(数据),ss(堆栈),es(其它)。

每个段寄存器16位,对应地址总线高16位。每条指令中的16位内部地址与某个段寄存器中内容相加,得到20位的实际地址。

上述的16位内部地址到20位实际地址的转换还是8086的时代。

到了80386,32位cpu的时代,许多情况都发生改变。其中一点:要实施“保护模式”。还要兼容过去的段寄存器。

于是,之前的公式从新写为:

逻辑地址 = 段选择符(16位) + 偏移量(32位)

所以对80386cpu的寻址还是要基于从前8086寻址方式来理解,《linux内核源代码情景分析》中这样描述:

可简单记为:段寄存器(段选择符) → 地址段描述结构(段描述符) → 基地址 → 指令中发出的地址 + 基地址 = 物理地址

地址段描述结构(段描述符) 从何而来:在cpu中增设两个寄存器,一个是全局性的段描述表寄存器GDTR;一个是局部性的段描述表寄存器LDTR。

段描述符地址  =  段选择符index字段×8 + gdtr/ldtr寄存器中的值

这张图可以表现,怎样由段寄存器(段选择符)得到段描述符 。

段选择符得到“段”的过程,一种是访问段描述表得到段描述符。

另外还可以通过非编程寄存器,不访问段描述表得到段描述符。

总之,是段选择符(段寄存器) → ( 段描述符表 → )段描述符 → 基地址的过程。

段描述符:

继续推导之前的式子:

段描述符的获得:段选择符index字段×8 + gdtr/ldtr寄存器中的值

基址 = 段描述符Base字段

逻辑地址 = 段选择符(16位) + 偏移量(32位) = 段描述符Base字段 + 偏移量

参考资料:

《汇编语言》王爽

《linux内核源代码情景分析》毛德操

《Understanding the Linux Kernel》Daniel P. Bovet / Marco Cesati

时间: 2024-10-27 02:10:40

Linux内存寻址的相关文章

Linux内存寻址之分段机制

http://blog.xiaohansong.com/2015/10/03/Linux内存寻址之分段机制/ .段的起始地址.段的长度等等,而在保护模式下则复杂一些.IA32将它们结合在一起用一个8字节的数表示,称为描述符 .IA32的一个通用的段描述符的结构从图可以看出,一个段描述符指出了段的32位基地址和20位段界限(即段长).这里我们只关注基地址和段界限,其他的属性略过. 段描述符表 各种各样的用户描述符和系统描述符,都放在对应的全局描述符表.局部描述符表和中断描述符表中.描述符表(即段表

Linux内存寻址之分页机制

http://blog.xiaohansong.com/2015/10/05/Linux内存寻址之分页机制/ 在上一篇文章Linux内存寻址之分段机制中,我们了解逻辑地址通过分段机制转换为线性地址的过程.下面,我们就来看看更加重要和复杂的分页机制. 分页机制在段机制之后进行,以完成线性-物理地址的转换过程.段机制把逻辑地址转换为线性地址,分页机制进一步把该线性地址再转换为物理地址. 硬件中的分页 分页机制由CR0中的PG位启用.如PG=1,启用分页机制,并使用本节要描述的机制,把线性地址转换为物

Linux 内存寻址

内存地址分类 逻辑地址:机器语言指令中用来指定一个操作数或一条指令的地址.每一个逻辑地址都由一个段(segment)和偏移量(offset或displacement)组成,偏移量指明了从段开始的地方到实际地址之间的距离. 线性地址(或 虚拟地址):一个32位(或64位)无符号整数,在32位系统中可以用来表示高达4GB(0x0000 0000 —— 0xffff ffff)的地址,也就是高达 4 * 1024 * 1024 * 1024个内存单元(字节). 物理地址(physical addres

Linux内存管理学习笔记——内存寻址

最近开始想稍微深入一点地学习Linux内核,主要参考内容是<深入理解Linux内核>和<深入理解Linux内核架构>以及源码,经验有限,只能分析出有限的内容,看完这遍以后再更深入学习吧. 1,内存地址 逻辑地址:包含在机器语言中用来指定一个操作数或一条指令的地址. 线性地址:一个32位无符号数,用于直接映射物理地址 物理地址:片上引脚寻址级别的地址 2,逻辑地址->线性地址 2.1 段选择符与段寄存器 逻辑地址:段选择符(16位)+段内偏移(32位) index:在GDT或L

【深入理解Linux内核】《第二章 内存寻址》笔记 (2014-06-28 12:38)

2.1 内存地址 逻辑地址:段+偏移 线性地址(虚拟地址) 物理地址 2.2硬件中的分段 2.2.1 段选择符和段寄存器 15                                                3  2  1   0 ------------------------------------------------|                                                    |TI |RPL  ||         索引号 

【读书笔记::深入理解linux内核】内存寻址

我对linux高端内存的错误理解都是从这篇文章得来的,这篇文章里讲的 物理地址 = 逻辑地址 – 0xC0000000:这是内核地址空间的地址转换关系. 这句话瞬间让我惊呆了,根据我的CPU的知识,开启分页之后,任何寻址都要经过mmu的转换,也就是一个二级查表的过程(386) 难道内核很特殊,当mmu看到某个逻辑地址是内核传来的之后,就不查表了,直接减去0xC0000000,然后就传递给内存控制器了??? 我发现网上也有人和我问了同样的问题,看这个问题 这句话太让人费解了,让人费解到以至于要怀疑

linux内存管理

一.Linux 进程在内存中的数据结构 一个可执行程序在存储(没有调入内存)时分为代码段,数据段,未初始化数据段三部分:    1) 代码段:存放CPU执行的机器指令.通常代码区是共享的,即其它执行程序可调用它.假如机器中有数个进程运行相同的一个程序,那么它们就可以使用同一个代码段.     2) 数据段:存放已初始化的全局变量.静态变量(包括全局和局部的).常量.static全局变量和static函数只能在当前文件中被调用.     3) 未初始化数据区(uninitializeddata s

攻城狮在路上(叁)Linux(二十五)--- linux内存交换空间(swap)的构建

swap的功能是应付物理内存不足的状况,用硬盘来暂时放置内存中的信息. 对于一般主机,物理内存都差不多够用,所以也就不会用到swap,但是对于服务器而言,当遇到大量网络请求时或许就会用到. 当swap被使用的时候,主机的硬盘灯就会闪烁不停. 本篇介绍两种方式:1.设置一个swap分区   2.创建一个虚拟内存的文件. 一.使用物理分区构建swap: 1.首先是分区: A.fdisk /dev/sda; <== 根据后续提示创建一个分区. B.修改分区的ID,因为fdisk默认将分区的ID作为文件

内存寻址

当使用80x86微处理器时,我们必须区分三种地址: 1.逻辑地址(logical address) 包含在机器语言指令中用来指定一个操作数或者一条指令的地址.由一个段(segment)和偏移量(offset)组成. 2.线性地址(linear addres,也称虚拟地址 virtual address) 是一个32位无符号整型.是我们编程时接触到的都是这种. 3.物理地址(physical address) 用于内存芯片级内存单位元寻址. 内存控制单元(MMU)通过一种称为分段单元(segmen