计算页表参数的大小答案

【问题标题】：Calculating sizes of page table parameters计算页表参数的大小
【发布时间】：2019-01-07 21:06:27
【问题描述】：

我得到了一个具有 64 位虚拟地址空间的系统。页面大小为 2KB。此外，物理内存的大小为 16GB。

我需要计算以下参数：页条目数（页表中的行数），页偏移量需要多少位，虚拟页号（VPN）需要多少位，物理页号需要多少位（ PPN)。

所以，首先我得出结论，虚拟内存的大小是 2^64 字节，这意味着页表中有 2^53 个条目。

从页面的大小我得出的结论是页面偏移需要 11 位。

从这里我不太确定。

由于每个虚拟地址的大小为 64 it，因此 VPN 的大小为 64 - 11 = 53 位。

由于物理内存大小为 2^34 字节，因此物理地址为 34 位。这意味着 PPN 的大小为 34 - 11 = 23 位。

我的计算是否正确？还有我的想法对吗？

我们将不胜感激

【问题讨论】：

你的计算对我来说看起来不错。
好的，谢谢！我只想再澄清一件事：vpn 的大小（以位为单位）是否总是与页表中的条目数相同？（当表格不是多级时）
不一定，尤其是当 TLB 未命中由操作系统而非硬件处理时。可以设计页表，以便多个 VPN 可以映射到页表中的同一条目。然后，一个条目将包含它映射的 VPN。本质上，该表的工作方式类似于直接映射缓存。但如果 TLB 未命中由硬件处理，那么通常是的，页表中的每个条目都对应一个唯一的 VPN。

【解决方案1】：

您的某些结果是正确的。 PPN 是 23 位，VPN 是 53 位。但是所有关于页表的东西都是错误的。

页表包含一组物理页地址。因此，由于 PPN 是 23 位，因此需要 4 个字节（23 的 2 次方）来描述 PP。如果页面是 2k 字节，则可以存储 2^9 个 PP 地址 par page。

由于VPN是53bits，每张表可以解析9bits，所以可以通过6张连续的表来进行翻译。如果您不熟悉多级页面，这里有很多很好的教程。例如见https://en.wikipedia.org/wiki/Page_table

可以确定的是 PT 大小不是 2^53！！首先因为 2^55 是一个疯狂的内存量（~10^16）。第二，因为PP的总数是2^23，所以为什么要使用10亿倍的表……（这也是我们使用多级页表的原因）

【讨论】：

如果这个问题只是理论上的，而且说表格不是多级的，我还是错了吗？
@GabiG：那么是的，假设一个平面单级页表，其中 VPN 按位置隐含并存储 PPN，您将需要一个完全荒谬的存储量来覆盖全部 64-位地址空间。所以它说明了为什么这是不切实际的。顺便说一句，理论上一个 PTE 可能只有 24 位，而不是填充到 32； 1 位存在/不存在，以及 23 位 PPN。（用a + (1<<a) 乘以 3 以在任何查找逻辑或软件中进行索引是不这样做的一个重要原因，但它仍然是可能的。也许它是具有 24 位字的字可寻址机器？）