虚拟内存的分段与分页实现

关于内存管理（虚拟内存的分段与分页实现），Intel Pentium完成哪些功能，Windows/Unix OS完成哪些功能？修改

《现代操作系统》在介绍内存管理的分段与分页结合时，介绍了分段和分页结合Intel Pentium的例子，那么处理器和操作系统在内存管理方面的配合和分工是怎样的？修改

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4 个回答

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张建涛，进城务工人员

Paul Meng、Yakumo Ran、cadl 等人赞同

os在物理内存中随便找个地方按照cpu指定的规则填写页表页目录，然后通过cr3告诉cpu这个位置在哪里，cpu读取内容，分页机制开始运转。分段机制的工作原理差不多，os在物理内存中找个地方填写全局描述浮表gdt，然后lgdt告诉cpu这个位置，cpu读取信息，分段机制开始工作。不过现代os基本都是使用平坦寻址方式，分段机制除了管理特权级，没啥用可以忽略。

编辑于 2014-10-11 1 条评论       

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Belleve，炼金术士

Scott、hill wind、lojunren 等人赞同

考虑两个程序，甲里面有这个：

mov [1234h], eax

乙里面有这个：

mov ecx, [1234h]

两个程序同时运行的时候，如果内存地址不用分页来转换，那么两个程序就会写入同一片物理内存，造成错误。然而，如果我们能让 cpu 不直接读写物理内存，而是经过一次翻译，能在甲程序运行时，把逻辑地址（x86 上为线性地址）1234h 翻译到物理地址 11234h，乙程序运行的时候则翻译成其他的，比如 21234h，这样两者就能够互不干扰了。
现代 CPU 里实现它的方式就是内存分页。具体的做法是在内存中开辟一小部分存储页表，cpu 遇到内存读写的操作时根据页表翻译到物理地址。而页表怎么写、进程切换的时候怎样维持页表就是操作系统的工作了。

发布于 2014-10-11 添加评论       

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vczh，专业造轮子 http://www.gaclib.net

ken hu、Paul Meng、黄大洋 等人赞同

页表机制是Intel的CPU实现的，如何填充页表是Windows实现的，分界线就在这里。

发布于 2014-10-10 3 条评论       

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jamesr，我只知道我已经知道的事

孟德尔 赞同

实际应该这样来看，其中CPU做的事情之前都是操作系统做的，CPU的做的事情是通过硬件保存一部分信息加快（比如通过一个特殊的Cache，TLB）之前操作系统做的工作。当然，这样做的前提是大家都商量好比如我们要用页式管理虚拟内存。

如果CPU内部的储存空间足够（足以储存完整分页数据和相关的操作代码）的话，CPU可以完全接管操作系统的内存管理部分；现在没有这么做的主要原因是CPU内部储存还不足（或者说要做到完全接管的硬件代价太大）。同时，保持借口的简洁，操作系统实现的部分也可以有很大的灵活性。