关于物理内存地址空间布局的问题

q631951221

1，INTEL CPU好像是独立编址的，内存可以到4G,而io只有64K，读写io有专门的in，out指令   对吧？
2，如果1对的话（以前学校微机原理是是这样的），那么现在的外设比如显卡那么大的RAM不可能只映射到64K的io空间吧？是不是映射到了内存地址空间？这里映射就是物理上直接练到了cpu的内存地址总线上？
3，这样的话系统实际可用的内存不就变小了吗？比如说系统上外设只有一个512M的显卡，这样的话内存最大也就只能到4G-512M了，对不对？因为总共能寻址的就是4G啊，32位的地址总线。
4，是不是32位系统认不到4G内存就是这个道理？
5，但是问题有出来了，现在可以买到单根就4G的内存，这样一根内存插上去就占满了物理地址空间，显卡往哪放啊？

疑惑了好久了，呵呵，希望大家指点一下

chishanmingshen

我也是这么想的,内存条的4G根本用不满, 外设的空间就占去4G的一部分了.

embeddedlwp

哈哈，启动的时候BIOS会为 那些设备预留空间的  4G地址空间 不能全部映射到内存 还有用来寻址别的

在物理内存探测的时候会计算出哪些地址是用于内存的，放在E820图里

1. [    0.000000]  BIOS-provided physical RAM map:  
   
2. [    0.000000]  BIOS-e820: 0000000000000000 - 000000000009f000 (usable)  
   
3. [    0.000000]  BIOS-e820: 000000000009f000 - 00000000000a0000 (reserved)  
   
4. [    0.000000]  BIOS-e820: 00000000000f0000 - 0000000000100000 (reserved)  
   
5. [    0.000000]  BIOS-e820: 0000000000100000 - 0000000001e00000 (usable)  
   
6. [    0.000000]  BIOS-e820: 0000000001e00000 - 0000000001e80040 (reserved)  
   
7. [    0.000000]  BIOS-e820: 0000000001e80040 - 000000007bed0000 (usable)  
   
8. [    0.000000]  BIOS-e820: 000000007bed0000 - 000000007bed3000 (ACPI NVS)  
   
9. [    0.000000]  BIOS-e820: 000000007bed3000 - 000000007bee0000 (ACPI data)  
   
10. [    0.000000]  BIOS-e820: 000000007bee0000 - 000000007bf00000 (reserved)  
    
11. [    0.000000]  BIOS-e820: 000000007c000000 - 0000000080000000 (reserved)  
    
12. [    0.000000]  BIOS-e820: 00000000f0000000 - 00000000f4000000 (reserved)  
    
13. [    0.000000]  BIOS-e820: 00000000fec00000 - 0000000100000000 (reserved)  

复制代码

embeddedlwp

cat /proc/iomem  可以看谁占用了地址

给外设的还是给外设，没给你内存那些地址空间，看那个图，usable是可用的，插再大内存也没用！


kernel在启动时 通过0x15中断传递参数E820从BIOS获得E820图，通过调用mach_specific_memory_setup函数将E820图 copy到内核中的struct e820map结构中，find_max_pfn函数从这个结构中获得最大的页帧数  max_pfn


intel 提出了PAE，此时地址线是36位，能寻址64G，此时4G之上的地址总线就不会被占用了！

q631951221

回复 2# chishanmingshen


    看来咱俩有同样的疑惑，呵呵，初学者估计都想过这个问题

q631951221

回复 4# embeddedlwp


    先谢谢你了，好多概念我还没看懂，我先看下内核关于内存管理的书，然后再讨论 呵呵！

wangjianchangdx

高端内存可以使用固定映射和永久映射两种方式访问，所以只要APCI里配置正确，4G内存都是可以使用的，只不过不能同时使用

wangjianchangdx

内存条属于存储设备，它的4G的存储都可以被使用到；
地址空间又是另外一个概念，可以使用同一个地址空间在不同的时间，映射到不同的物理存储设备

embeddedlwp

回复 8# wangjianchangdx


    地址空间保留的部分应该是不能改的吧。如果是4G的内存条，那么如果有0.5G地址空间是保留的，那么只有3.5G是可寻址到的，那么即使通过高端内存也应该只能访问其中3.5G(不同时间)，我认为！
    等高手！

wangjianchangdx

1. [    0.000000]  BIOS-e820: 0000000000000000 - 000000000009f000 (usable)  
   
2. [    0.000000]  BIOS-e820: 000000000009f000 - 00000000000a0000 (reserved)

复制代码

e820里的start和end都是64位的，表明e820可以支持超过4G的物理内存，这里指示的也是物理内存的状态；当然，由于32位总线只能寻址4G的地址，所以如果超过4G的物理内存，只有在32位模式下启用PAE，或者使用64位内核；

初始化建立页表时，直接对低端内存建立直接映射，没有理会物理内存状态；物理内存状态(usable, reserved等)信息最初存放在e820.map中，之后如果配置Bootmem Allocator的话，会dump到Bootmem Allocator的位图中，之后再dump到zone allocator的struct page描述附中，表明该页是否可用。但也仅仅是不可用而已，并非不能寻址到。