32位系统的物理地址空间？

Cyberman.Wu

最近做驱动时发现物理地址经常会被板卡占掉一些，如PCI Express的配置空间用内核映射方式的话会占用256M的地址空间，而板子为了完成某些寄存器和驱动来交互，也会占用一些地址空间（通过BAR申请）。

这种情况下如果系统装有4G的物理内存，在32位系统中是如何管理的？因为地址空间有些会被板卡占用。

另外，物理内存总是占用从0开始的物理地址吗，能不能把物理内存中的不同部分映射到不地的物理地址段上？

[ 本帖最后由 Cyberman.Wu 于 2008-7-12 17:32 编辑 ]

Cyberman.Wu

踢一下，没人站出来？

dreamice

原帖由 Cyberman.Wu 于 2008-7-12 17:31 发表
最近做驱动时发现物理地址经常会被板卡占掉一些，如PCI Express的配置空间用内核映射方式的话会占用256M的地址空间，而板子为了完成某些寄存器和驱动来交互，也会占用一些地址空间（通过BAR申请）。

这种情况 ...

内存映射的是虚拟地址，这个和物理地址是两码事。如果你有4G的物理内存，那实际上是不可能所有都映射到进程的地址空间的，应为896M以上的就属于高端内存了。建议LZ看看内存映射方面的资料，ULK上面有讲到，物理内存的使用布局等等，这个应该有帮助你理解这个问题。

Cyberman.Wu

原帖由 dreamice 于 2008-8-12 09:12 发表


内存映射的是虚拟地址，这个和物理地址是两码事。如果你有4G的物理内存，那实际上是不可能所有都映射到进程的地址空间的，应为896M以上的就属于高端内存了。建议LZ看看内存映射方面的资料，ULK上面有讲到， ...

ULK是啥资料？不同进程在进程空间占用不同的物理页面，而共享所有内核空间，这个我早就知道。现在关心的不是虚拟地址，而是物理地址，32bit能否支持4GB物理内存？因为在总路上外设会占用一些物理地址空间，那4GB的物理内存如何支持？如我的显卡就占了256M的地址空间（通过BAR0申请的），那么在32bit物理寻址时从CPU上向总线发起访问这个范围内的内存操作时，实际上是北桥上视别出它在PCIe的地址空间之后直接生成一个PCIe的报文发到PCIe总线上了。这种情况下如何访问4GB的物理内存，通过某种复用机制？好像没看到FSB有这种机制吧，再说如果有这种机制硬件没办法视别出软件想访问什么啊，需要软件做出支持才行。

也就是说，我的问题是在纯32位物理寻址的情况下（即不考虑PAE）CPU能否支持4GB物理内存，和虚拟内存没有半点关系；打开PAE也只是物理内存寻址增加了，每个进程的虚拟内存还是4GB的。

[ 本帖最后由 Cyberman.Wu 于 2008-8-12 16:52 编辑 ]

dreamice

理論上可以支持4GB的物理內存，但實際上高端內存（大于896MB）是不可能永久映射的到虛擬地阯空間的。

Cyberman.Wu

原帖由 dreamice 于 2008-8-13 09:11 发表
理論上可以支持4GB的物理內存，但實際上高端內存（大于896MB）是不可能永久映射的到虛擬地阯空間的。

没怎么明白是什么意思，我想讨论的是物理内存寻址，不要老是扯到虚拟内存空间好不好？如果用VxWorks，根本就不存在虚拟空间了。

dreamice

不明白你到底要解决什么问题。32位肯定是可以支持4GB的物理地址，我的意思是一旦涉及到操作系统，就离不开讨论虚拟地址——进程的地址空间也指的的是虚拟地址。关于Vxworks，我了解不多，但是他也存在地址映射（你说不存在虚拟空间，这个结论我表示质疑）。我认为，一个真正意义的操作系统，不可能没有虚拟地址到物理地址映射这一层关系。所以，我一开始就连带说到了虚拟地址。

32位完全是支持4GB的物理内存的：如果不使用操作系统，你完全可以当作一个平板物理空间来访问。但一旦有了操作系统，（物理内存在896M—4G的情况），并不把RAM全部映射到内核地址空间，Linux在初始化阶段把一个具有896MB的RAM窗口映射到内核线性地址空间。如果一个程序需要对现有RAM其余部分寻址，那就必须把其他的线性地址间隔映射到所需的RAM，也就是說高与896MB的页框，并不映射到线性地址空间的第4个GB。这是一个永久映射和动态映射的问题。

dreamice

你所说的那些设备占用的物理内存的问题，有可能是映射到了第4个GB——是被永久映射的物理地址，也有可能是独立寻址的；当然，如果你这里說占用了，那就应该是永久映射到第4个GB了。可以看看这个图，是linux2.6前3MB的映射情况：

[ 本帖最后由 dreamice 于 2008-8-13 10:19 编辑 ]

Cyberman.Wu

我想清楚的是用32位的地址总线能否支持4GB物理内存，就这么简单，这个讨论并不涉及操作系统。此时如果向总线发出一个地址访问内存的话，并且装了4GB的RAM，能复用被外设占用的那一部分物理地址空间吗？我在想如果用线性寻址的话对于PC要在32位系统中支持4GB物理内存是不是一定要用PAE才行？当然用段寄存器也许有另外的解决办法？对于x86我并不熟悉，以前一直用PowerPC，所以现在搞不清楚。

什么叫“真正的操作系统”并没有什么绝对的定义吧，VxWorks取决于CPU，在PowerPC上确实可以映射，但一般都是一对一映射的。许多嵌入式系统的CPU根本就没有MMU，但许多还是有操作系统的，而且比通用操作系统的种类多多了。

Cyberman.Wu

原帖由 dreamice 于 2008-8-13 10:18 发表
你所说的那些设备占用的物理内存的问题，有可能是映射到了第4个GB——是被永久映射的物理地址，也有可能是独立寻址的；当然，如果你这里說占用了，那就应该是永久映射到第4个GB了。可以看看这个图，是linux2.6前 ...

好象也不是绝对都映射到3GB以上的物理内存吧，传统的ISA设备应该不支持32bit地址的。独立寻址指什么，是指I/O空间吗？以前没怎么深入接触过这些通用操作系统，而计算机体系结构也不是非常了解，物理内存总应该在连续的物理地址空间上吧，就算是用了PAE，它和设备占用的物理地址空间又是如何分配的？

其实目前也不是有什么具体的问题要解决，只是想对系统有更明确的了解。