為什么PAE要引入新一級(jí)Page Directory Pointer Table

hellolwq

啟用PAE是在32的基礎(chǔ)上增加系統(tǒng)對(duì)超過4G物理內(nèi)存的支持，使用的還是32位線性地址，因此進(jìn)程能使用的還是4G。

這里有個(gè)疑問，線性地址是32位的，本身就可以支持4G，PAE完全可以在 頁目錄+頁表 兩級(jí)分頁的情況下支持64G內(nèi)存，只要CR3支持到27位即可。

線性地址中同樣還是使用：
頁目錄使用線性地址高位10比特，64位8字節(jié)碼一項(xiàng)，共1024項(xiàng)，占內(nèi)存大�。�8K
頁表使用線性地址中間10比特，64位8字節(jié)碼一項(xiàng)，共1024項(xiàng)，占內(nèi)存大�。�8K
線性地址低12位作4K的內(nèi)頁偏移。這樣只是增加了頁目錄和頁表的大小，但是同樣保證了是頁目錄、頁表兩級(jí)分頁。

而實(shí)際PAE中增加了Page Directory Pointer Table這一級(jí)：
高2位指向Page Directory Pointer Table
次高9位指向頁目錄 共512項(xiàng) 每項(xiàng)64位8字節(jié)，4K（正好一頁，與未啟用PAE一致）
次次高9位指向頁表 共512項(xiàng) 每項(xiàng)64位8字節(jié)，4K（正好一頁，與未啟用PAE一致）
低12位作4K的頁內(nèi)偏移。

PAE這樣做的好處是保證了頁目錄和頁表跟未啟用PAE時(shí)一樣，都處于4K（一頁）內(nèi)，但不知保證大小是其用意。

請(qǐng)問各位高手，為什么要引入“Page Directory Pointer Table”

另外摘錄了 維基百科上的解釋,http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7 ... 0%E6%89%A9%E5%B1%95：
“啟用PAE（通過設(shè)置控制暫存器CR4的第5位來啟用）會(huì)改變上面的方案。默認(rèn)情況下，每頁的大小是4KiB的。頁表和頁目錄中的表項(xiàng)都從32位擴(kuò)為64位（8字節(jié)）以使用附加的地址位。但是，頁表和頁目錄的總大小不變。所以，頁表和頁目錄現(xiàn)在都只有512個(gè)表項(xiàng)。因?yàn)檫@變成了原來方案的一半，所以另外的一個(gè)級(jí)加了進(jìn)來：CR3現(xiàn)在指向的是頁目錄指針表，即一個(gè)包含4個(gè)頁目錄指針的表�！�

hellolwq

自己頂一下，盼高手解答！

baozhao

回復(fù) 1# hellolwq


   page size＝4KB， 如果頁表項(xiàng)是4B， 則能存儲(chǔ)1024項(xiàng)（10位），兩級(jí)頁表是夠的 。但是PAE方式頁表項(xiàng)是8B，只能存儲(chǔ)512項(xiàng)（只能索引9位），兩級(jí)是不夠的

hellolwq

回復(fù) 3# baozhao
多謝 baozhao ，這樣解釋能理解，但是有一點(diǎn)不明：
page size＝4KB
這個(gè)是從哪里來的呢？

page size不能是8KB或是其它值嗎？



   

baozhao

hellolwq 發(fā)表于 2012-07-02 00:18
回復(fù) 3# baozhao
多謝 baozhao ，這樣解釋能理解，但是有一點(diǎn)不明：
page size＝4KB

Intel 32的頁面大小一般是4KB，沒有8KB的。但是有superpage，2MB或4MB。

hellolwq

回復(fù) 5# baozhao


“     page size＝4KB， 如果頁表項(xiàng)是4B， 則能存儲(chǔ)1024項(xiàng)（10位），兩級(jí)頁表是夠的 。但是PAE方式頁表項(xiàng)是8B，只能存儲(chǔ)512項(xiàng)（只能索引9位），兩級(jí)是不夠的”
這里看錯(cuò)了描述，所以我上條的回答是錯(cuò)誤的。

page size＝4KB 這個(gè)理解。
但是它跟頁目錄總大小關(guān)系是怎么來的呢？
你的回答里面大意是指，頁目錄固定為4K（一頁）大小，因此在增加頁表項(xiàng)大小后，為保證總頁表大小必須減少頁表頁的數(shù)目？

baozhao

回復(fù) 6# hellolwq


    是的

hellolwq

回復(fù) 7# baozhao

原諒我還得糾纏不休的追問一句。
為什么頁目錄固定為一頁，不能是兩頁么？

是說頁目錄超過一頁可能存在跨頁，要求分配連續(xù)頁管理麻煩么？


   

baozhao

回復(fù) 8# hellolwq


    從理論上說，用連續(xù)兩個(gè)頁面不是不可以，但是PAE這里取消最頂層的一級(jí)需要連續(xù)四個(gè)頁面，而且與頁表必然不一致，給軟件和硬件的管理和復(fù)用都可能帶來麻煩。不妨想想自己來實(shí)現(xiàn)會(huì)怎么辦，就容易理解一些設(shè)計(jì)抉擇。

hellolwq

回復(fù) 9# baozhao
聽君一席話，受益匪淺。
非常感謝！