news 2026/5/19 18:33:08

基于IA-32/x86-64架构的内存管理策略

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张小明

前端开发工程师

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基于IA-32/x86-64架构的内存管理策略

为什么64位系统不适用二级页表?

补充 - PAE技术

PAE是什么?

PAE(页地址扩展)是一种允许32位处理器访问超过4GB物理内存的技术。在传统的32位系统中,由于地址总线宽度为32位,因此最大可寻址的内存空间为4GB。PAE通过将物理地址扩展至33位(或更多),使得系统能够支持更多的物理内存,下面的例子是扩展两倍物理内存,即8GB,但需要注意的是,32位系统的进程地址空间仍然限制在4GB以内。

传统32位分页(无PAE)

  • 虚拟地址:32位 → 4GB虚拟地址空间

  • 物理地址:32位 → 4GB物理内存

  • 如果没有PAE,物理地址是 33位 → 8GB物理内存 ,后4GB内存将访问不到,只能访问前4GB物理内存

PAE模式分页

  • 虚拟地址:仍为32位 管理 4GB

  • 物理地址:扩展到33位 物理内存扩展2倍 8GB

  • 区别:

    • 页表条目大小从20位比特位 扩展到 21位

主要区别

  • 页表条目大小 变大了 页表条目主要存放物理号 ,原本的物理号的范围是0~1048575, 只需要20个比特位就能存放这个整数,这里只是举例,实际上因为内存对齐的原因,实际是用32位整数存储物理号,现在的物理号范围0~2,097,152 ,需要21个比特位,实际的物理地址 = 物理号 + 页内偏移 ,因此32位的物理地址 扩展到 33位物理地址

  • 因为物理空间增大了,物理页也增多

  • 对应地址转换机构需要调整 虚拟地址(32位) → 物理地址(33位)

注意:采用PAE时需要OS支持

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