确定页表大小答案

【问题标题】：Determining Page Table Size确定页表大小
【发布时间】：2014-10-26 19:09:37
【问题描述】：

我的架构类有一个关于确定页表大小的硬件问题。我看到这里已经有一个关于这个的 SO 条目：

但我无法将其应用于我的问题。

我知道一般等式是：

（总页数）x（页面大小）

但是当我做数学时，这些数字没有意义。有人可以帮我看看我做错了什么吗？

字节可寻址存储器， 48位虚拟空间， 16 kB 页面大小（14 位表示），
4 GB 物理内存（22 位表示），& 每页的有效、脏、引用位

一个应用程序的表大小是多少？

总页数 = 2^48 / 2^14 = 2^34

页面大小 = 16 kB

总页面大小 =（总 # 页）x（页面大小）= 2^34 x 16 kB = 274877906944 kB ?!?!?

我们将不胜感激 - 显然我做错了什么。

谢谢。

【问题讨论】：

【解决方案1】：

您将页面与页表条目混淆：

您希望将 4GB 的物理内存映射到多个 16kB 的页面上。

所以你需要 (4*10^6 / 16*10^3) = 250 页（地址）

每个地址都保存在一个页表条目中，它是一个 32 位整数，由页的物理内存中的地址和一些修饰符/信息位组成关于那个页面。

每个进程至少需要一个页表。这里它包含 250 个页表条目。每个页表条目大小是一个 32 位 (4B) 数字（随便叫什么）

所以一个进程所需的总大小是：

250 * 4B = 1000 B = 1kB

为什么根据 x86 MMU 使用的分页模型不使用这种方法：

您所描述的单级分页机制的问题是每个（无论多么小）进程都需要： 4GB/16kb = 4 * 10^6 B / 16 * 10^3 B = 0,25 * 1000 = 250 个页表条目
250 * 4 字节（每个条目 32 位）= 每个进程 1 kB

看起来不多，但在这里您使用了 16 kB 页面（例如，大多数 x86 系统使用 4kb 页面，因此您需要每个进程需要 1MB）

这就是 x86 使用两级分页进程的原因，其中每个进程有 1024 个页目录条目，每个条目都保存页表的地址（其中包含 1024 个页表条目）。因此，进程的最小分配内存变为： 4 字节（页目录项）+ 1024 * 4 字节（1024 个 32 位页表项）每个页表条目都指向内存中的一个 4kB 物理页。

1024 页目录条目 * 每个目录的 1024 页表条目 * 4kB 页 = 4GB 可寻址内存

虚拟地址组成大致是：

这意味着即使您增加单个页面的大小（从而减少所需的页表条目数），您也需要更大的数字来描述偏移量。

【讨论】：