《深入了解Linux内核》学习笔记——第二章（未完待续）
日期：2014-05-16 浏览次数：20658 次
《深入理解Linux内核》学习笔记——第二章（未完待续）
第二章 内存寻址
1.三种地址：在使用80x86处理器时（注意这是硬件！！！）一定要区分这三个地址，即逻辑地址（logical address）线性地址（linear address）也叫虚拟地址(virtual address)，最后一个是物理地址（physical address）。依次解释下这三个地址：
为了实现快速访问段描述符，我们采用了一种新的机制！！每当一个段选择符被装入段寄存器中，相应的段描述符就由内存装入到对应的非编程CPU寄存器。这样我们就不需要重复访问GDT/ LDT来获取段描述符。只有当段寄存器（也就是段选择符）发生变化时，我们才会重新访问GDT/LDT！！！！
第二章 内存寻址
1.三种地址：在使用80x86处理器时（注意这是硬件！！！）一定要区分这三个地址，即逻辑地址（logical address）线性地址（linear address）也叫虚拟地址(virtual address)，最后一个是物理地址（physical address）。依次解释下这三个地址：
逻辑地址：在机器语言指令中用来指定一个操作数或一条指令的地址。（这里的地址已经是机器语言指令的地址了！已经经过硬件MMU的转化了）每个逻辑地址都是由一个段和一个偏移量组成的！
线性地址：是一个用来表达高达4GB的地址，由16进制数字来表示，值得范围从0x00000000到0xffffffff,注意不管实际物理地址多大，都能得到一个4GB的地址，这样就为操作系统使用内存带来了方便。
物理地址：既是从微处理器地址引脚发送到内存总线上的电信号相对应。
2.这里要强调下：不同的处理器的MMU是不同的！！我们这里研究的是X86架构的处理器，该处理器的MMU是由分段分页两个单元组成的，但是譬如ARM处理器只有分页单元。所以我们在研究内存分配时要关注处理器的类型！！！！
3.硬件MMU，通过分段单元的硬件电路把一个逻辑地址转换成线性地址，再通过分页单元把线性地址转换成物理地址。要注意两点：一.所有的转化都是通过硬件电路实现的！！！二.对于操作系统来说这个转化是已经成功的，不需要过问的。
4.Intel X86处理器有两种方式执行地址转换，分别称为实模式（real mode）和保护模式（protected mode），我们主要探讨保护模式下的地址转化!!
5.接下来就要说硬件MMU是如何将逻辑地址转换成线性地址的。首先我们必须要知道我们的对象，再复习下，逻辑地址时由段和偏移量组成，而线性地址是一个4GB大小的空间。我们通过硬件分段单元来实现这一变化！接下来我们就要对准我们的对象，也就是逻辑地址。逻辑地址的前半部分我们称为段选择符（由于地址空间很庞大，我们不可能直接将地址空间的值写进去，于是我们给空间先标上号，再通过偏移来找到我们所需要的空间），段选择符帮我们找到段，再加上偏移量，就可以编程线性地址了。
6.我们把段选择符存放在段寄存器中，包括代码段寄存器cs，栈段寄存器ss，数据段寄存器ds，其中cs寄存器有个很重要的功能，就是表示当前CPU的特权级，0为最高优先级，3为最低优先级，Linux就用0和3来代表内核态和用户态!!!这里给出段选择符的结构：
前13位为索引号，TI代表访问的是GDT（全局描述符表）还是LDT（局部描述符表）
7.由上图可知，我们要想把逻辑地址转换成线性地址只用段选择符是不够的，我们还需要段描述符！！段描述符存放在全局描述符表（GDT）或局部描述符表（LDT）中，通常只定义一个GDT，而每个进程还需创建附加的段，就可以有自己的LDT。GDT存放在gdtr寄存器，正在被使用的LDT存放在ldtr寄存器。具体的段描述符的机构，贴一张图，但不仔细介绍了。
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