为什么PAE要引入新一级Page Directory Pointer Table

hellolwq

启用PAE是在32的基础上增加系统对超过4G物理内存的支持，使用的还是32位线性地址，因此进程能使用的还是4G。

这里有个疑问，线性地址是32位的，本身就可以支持4G，PAE完全可以在 页目录+页表 两级分页的情况下支持64G内存，只要CR3支持到27位即可。

线性地址中同样还是使用：
页目录使用线性地址高位10比特，64位8字节码一项，共1024项，占内存大小：8K
页表使用线性地址中间10比特，64位8字节码一项，共1024项，占内存大小：8K
线性地址低12位作4K的内页偏移。这样只是增加了页目录和页表的大小，但是同样保证了是页目录、页表两级分页。

而实际PAE中增加了Page Directory Pointer Table这一级：
高2位指向Page Directory Pointer Table
次高9位指向页目录 共512项 每项64位8字节，4K（正好一页，与未启用PAE一致）
次次高9位指向页表 共512项 每项64位8字节，4K（正好一页，与未启用PAE一致）
低12位作4K的页内偏移。

PAE这样做的好处是保证了页目录和页表跟未启用PAE时一样，都处于4K（一页）内，但不知保证大小是其用意。

请问各位高手，为什么要引入“Page Directory Pointer Table”

另外摘录了 维基百科上的解释,http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7 ... 0%E6%89%A9%E5%B1%95：
“启用PAE（通过设置控制暂存器CR4的第5位来启用）会改变上面的方案。默认情况下，每页的大小是4KiB的。页表和页目录中的表项都从32位扩为64位（8字节）以使用附加的地址位。但是，页表和页目录的总大小不变。所以，页表和页目录现在都只有512个表项。因为这变成了原来方案的一半，所以另外的一个级加了进来：CR3现在指向的是页目录指针表，即一个包含4个页目录指针的表。”

hellolwq

自己顶一下，盼高手解答！

baozhao

回复 1# hellolwq


   page size＝4KB， 如果页表项是4B， 则能存储1024项（10位），两级页表是够的 。但是PAE方式页表项是8B，只能存储512项（只能索引9位），两级是不够的

hellolwq

回复 3# baozhao
多谢 baozhao ，这样解释能理解，但是有一点不明：
page size＝4KB
这个是从哪里来的呢？

page size不能是8KB或是其它值吗？



   

baozhao

hellolwq 发表于 2012-07-02 00:18
回复 3# baozhao
多谢 baozhao ，这样解释能理解，但是有一点不明：
page size＝4KB

Intel 32的页面大小一般是4KB，没有8KB的。但是有superpage，2MB或4MB。

hellolwq

回复 5# baozhao


“     page size＝4KB， 如果页表项是4B， 则能存储1024项（10位），两级页表是够的 。但是PAE方式页表项是8B，只能存储512项（只能索引9位），两级是不够的”
这里看错了描述，所以我上条的回答是错误的。

page size＝4KB 这个理解。
但是它跟页目录总大小关系是怎么来的呢？
你的回答里面大意是指，页目录固定为4K（一页）大小，因此在增加页表项大小后，为保证总页表大小必须减少页表页的数目？

baozhao

回复 6# hellolwq


    是的

hellolwq

回复 7# baozhao

原谅我还得纠缠不休的追问一句。
为什么页目录固定为一页，不能是两页么？

是说页目录超过一页可能存在跨页，要求分配连续页管理麻烦么？


   

baozhao

回复 8# hellolwq


    从理论上说，用连续两个页面不是不可以，但是PAE这里取消最顶层的一级需要连续四个页面，而且与页表必然不一致，给软件和硬件的管理和复用都可能带来麻烦。不妨想想自己来实现会怎么办，就容易理解一些设计抉择。

hellolwq

回复 9# baozhao
听君一席话，受益匪浅。
非常感谢！