windows系統(tǒng)管理下的內(nèi)存的頁面結(jié)構(gòu)

1、Windows內(nèi)存管理之虛擬地址到物理地址的映射       Win32通過一個兩層的表結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)地址映射，因?yàn)槊總€進(jìn)程都擁有私有的4G的虛擬內(nèi)存空間，相應(yīng)的，每個進(jìn)程都有自己的層次表結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)其地址映射。      第一層稱為頁目錄，實(shí)際就是一個內(nèi)存頁，Win32的內(nèi)存頁有4KB大小，這個內(nèi)存頁以4個字節(jié)分為1024項(xiàng)，每一項(xiàng)稱為“頁目錄項(xiàng)”(PDE)；      第二層稱為頁表，這一層共有1024個頁表，頁表結(jié)構(gòu)與頁目錄相似，每個頁表也都是一個內(nèi)存頁，這個內(nèi)存頁以4KB的

2、大小被分為1024項(xiàng)，頁表的每一項(xiàng)被稱為頁表項(xiàng)（PTE），易知共有1024×1024個頁表項(xiàng)。每一個頁表項(xiàng)對應(yīng)一個物理內(nèi)存中的某一個“內(nèi)存頁”，即共有1024×1024個物理內(nèi)存頁，每個物理內(nèi)存頁為4KB，這樣就可以索引到4G大小的虛擬物理內(nèi)存。如下圖所示：      Win32提供了4GB大小的虛擬地址空間。因此每個虛擬地址都是一個32位的整數(shù)值，也就是我們平時所說的指針，即指針的大小為4B。它由三部分組成，如下圖：      這三個部分的第一部分，即前10位為頁目錄下標(biāo)，用來尋址頁目錄項(xiàng)，頁

3、目錄項(xiàng)剛好1024個。找到頁目錄項(xiàng)后，找對頁目錄項(xiàng)對應(yīng)的的頁表。第二部分則是用來在頁表內(nèi)尋址，用來找到頁表項(xiàng)，共有1024個頁表項(xiàng)，通過頁表項(xiàng)找到物理內(nèi)存頁。第三部分用來在物理內(nèi)存頁中找到對應(yīng)的字節(jié)，一個頁的大小是4KB，12位剛好可以滿足尋址要求。具體的例子：假設(shè)一個線程正在訪問一個指針（Win32的指針指的就是虛擬地址）指向的數(shù)據(jù)，此指針指為0x2A8E317F,下圖表示了這一個過程:0x2A8E317F的二進(jìn)制寫法為0010101010_0011100011_000101111111，為了方便我們把它分為三個部分。· 首先按照0010101010尋址，找到頁目錄項(xiàng)。因?yàn)橐粋€頁目

4、錄項(xiàng)為4KB，那么先將0010101010左移兩位，001010101000（0x2A8），用此下標(biāo)找到頁目錄項(xiàng)，然后根據(jù)此頁目錄項(xiàng)定位到下一層的某個頁表。 · 然后按照0011100011尋址，在上一步找到頁表中尋找頁表項(xiàng)。尋址方法與上述方法類似。找到頁表項(xiàng)后，就可以找到對應(yīng)的物理內(nèi)存頁。 · 最后按照000101111111尋址，尋找頁內(nèi)偏移。       上面的假設(shè)的是此數(shù)據(jù)已在物理內(nèi)存中，其實(shí)判斷訪問的數(shù)據(jù)是否在內(nèi)存中也是在地址映射過程中完成的。Win32系統(tǒng)總是假設(shè)數(shù)據(jù)已在物理內(nèi)存中，并進(jìn)行地址映射。頁表項(xiàng)中有一位標(biāo)志位，用來標(biāo)識包含此數(shù)據(jù)的頁是否在物理內(nèi)存中，如果在的話，就直接做地址映射，否則，拋出缺頁中斷，此時頁表項(xiàng)也可標(biāo)識包含此數(shù)據(jù)的頁是否在調(diào)頁文件中（外存），如果不在則訪問違例，程序?qū)顺?，如果在，頁表?xiàng)會查出此數(shù)據(jù)頁在哪個調(diào)頁文件中，然后將此數(shù)據(jù)頁調(diào)入物理內(nèi)存，再繼續(xù)進(jìn)行地址映射。為了實(shí)現(xiàn)每個進(jìn)程擁有私有4G的虛擬地址空間，也就是說每個進(jìn)程都擁有自己的頁目錄和頁表