CPU段式内存管理

逻辑地址如何转换为线性地址

 

 

一个逻辑地址由两部份组成，段标识符: 段内偏移量。段标识符是由一个16位长的字段组成，称为段选择符。其中前13位是一个索引号。后面3位包含一些硬件细节，最后两位涉及权限检查。如图：

 

 

 

 

 

索引号就是“段描述符(segment descriptor)”。段描述符描述了一个段。这样，很多个段描述符，就组了一个数组，叫“段描述符表”。然后可以通过段标识符的前13位，直接在段描述符表中找到一个具体的段描述符，这个描述符就描述了一个段。每一个段描述符由8个字节组成，如下图：

 

 

 

这里我们只关心Base字段，它描述了一个段的开始位置的线性地址。

 

 

Intel设计的本意是，一些全局的段描述符，就放在“全局段描述符表(GDT)”中。一些局部的，例如每个进程自己的，就放在所谓的“局部段描述符表(LDT)”中。那究竟什么时候该用GDT，什么时候该用LDT呢？这是由段选择符中的T1字段表示的，=0，表示用GDT，=1表示用LDT。

 

GDT在内存中的地址和大小存放在CPU的gdtr控制寄存器中，而LDT则在ldtr寄存器中。

 

下面是一个例子：

 

 

     首先，给定一个完整的逻辑地址[段选择符：段内偏移地址]

1. 看段选择符的T1=0还是1，知道当前要转换是GDT中的段，还是LDT中的段，再根据相应寄存器，得到其地址和大小。我们就有了一个数组了。
2. 拿出段选择符中前13位，可以在这个数组中，查找到对应的段描述符，这样，它了Base，即基地址就知道了。
3. 把Base + offset，就是要转换的线性地址了。

Linux的段式管理

按照Intel的本意，全局的用GDT，每个进程自己的用LDT——不过Linux则对所有的进程都使用了相同的段来对指令和数据寻址。即用户数据段，用户代码段，对应的，内核中的是内核数据段和内核代码段。

在Linux下，逻辑地址与线性地址总是一致（是一致，不是有些人说的相同）的，即逻辑地址的偏移量字段的值与线性地址的值总是相同的。在Linux中，绝大部份进程并不例用LDT。