§ Таблица страниц
Таблица страниц (Page Table) состоит из 4-байтовых элементов (Entries). Эти элементы называются PTE (Page Table Entries) и представляют собой по сути - указатели на страницы, по формату - структуры данных.| Формат PTE: | |
| Бит: | Описание |
| 0: | P (Present - присутствие). Если 0, то страница не отображена на физическую память. Это значит, что она либо не определена, либо её содержимое было записано на диск операционной системой в процессе свопинга. Если происходит обращение к неприсутствующей странице (у которой бит P = 0), то процессор генерирует исключение страничного нарушения (#PF). |
| 1: | R / W (Read / Write - Чтение / Запись). Если 0, то для этой страницы разрешено только чтение, 1 - чтение и запись. |
| 2: | U / S (User / Supervisor - Пользователь / Система). Если 0, то доступ к странице разрешён только с нулевого уровня привилегий, если 1 - то со всех. |
| 3: | PWT (Write-Through - Сквозная запись). Когда этот флаг установлен, разрешено кэширование сквозной записи (write-through) для данной страницы, когда сброшен - кэширование обратной записи (write-back). |
| 4: | PCD (Cache Disabled - Кэширование запрещено). Когда установлен, кэширование данной страницы запрещено. Кэширование страниц запрещают для портов ввода/вывода, отображённых на память либо в случаях, когда кэширование не даёт выигрыша в производительности. Также, кэширование запрещается при обработке исключений и отладке в ситуациях, связанных с программированием кэшей.
Более подробно работа с флагами PWT и PCD описана в разделе "Управление кэшами". |
| 5: | A (Accessed - Доступ). Устанавливается процессором каждый раз, когда он производит обращение к данной странице. Процессор не сбрасывает этот флаг - его может может сбросить программа, чтобы потом, через некоторое время определить, был ли доступ к этой странице, или нет.
Например, страницу с флагом A=0 можно не сохранять на диск в процессе свопинга, т.к. она не использовалась. |
| 6: | D (Dirty - Грязный). Устанавливается каждый раз, когда процессор производит запись в данную страницу. Этот флаг также не сбрасывается процессором и может использоваться программой, чтобы определить, была ли запись в страницу или нет.
Например, страницу с флагом D=0 можно не сохранять на диск в процессе свопинга, т.к. её содержимое не изменялось. |
| 7: | PAT (Page Table Attribute Index - Индекс атрибута таблицы страниц). Для процессоров, которые используют таблицу атрибутов страниц (PAT - page attribute table), этот флаг используется совместно с флагами PCD и PWT для выбора элемента в PAT, который выбирает тип памяти для страницы. Этот бит введён в процессоре Pentium III, а для процессоров, не использующих PAT, бит PAT должен быть равен 0. |
| 8: | G (Global Page - Глобальная страница). Когда установлен, определяет глобальную страницу. Такая страница остаётся достоверной в кэшах TLB при перезагрузке регистра CR3 или переключении задач. Этот бит введён в Pentium Pro и работа с ним подробно описана в "Управлении кэшами". Для процессоров, младше Pentium Pro, этот бит зарезервирован и должен быть равен 0. |
| 9..11: | Доступно для использования программой. Процессор не использует эти биты. |
| 12..31: | Базовый адрес страницы - это адрес, с которого начинается страница, другими словами - это физический адрес, на который отображена данная страница. |
Если страница не присутствует в памяти (бит P=0), то процессор не использует все остальные биты элемента PTE и программа может их использовать по своему усмотрению, например, хранить информацию о том, куда эту страница была перемещена:
Пока мы рассматриваем только 4Кб страницы и не используем кэширование; мы будем использовать механизм страничной организации памяти i386 процессора, а потом перейдём к более современным процессорам, поэтому в наших примерах мы будем использовать следующие упрощения:
- Вся работа программы будет происходить только на нулевом уровне привилегий.
- Биты U/S, PWT, PCD, PAT и G везде будут установлены в 0.