[發(fā)明專利]支持頁屬性的虛擬地址至物理地址的轉(zhuǎn)換

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210167652.5
• 申請日: 2008-05-30
• 公開（公告）號: CN102789429A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: O·法里克;B-Z·弗萊德曼;J·D·多維科;E·維斯曼;J·B·克羅斯蘭德
• 申請（專利權(quán)）人: 英特爾公司
• 主分類號: G06F12/10
• 分類號: G06F12/10
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 姬利永

本申請是申請日為2008年5月30日、申請?zhí)枮?00810100050.1、題為“支持頁屬性的虛擬地址至物理地址的轉(zhuǎn)換”的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及計(jì)算系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及用于支持頁屬性的虛擬地址至物理地址轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)、方法和裝置。

背景技術(shù)

虛擬存儲器允許程序員使用比處理器可用的實(shí)際物理存儲器所提供的范圍更大的存儲器用于程序和數(shù)據(jù)。此外，虛擬存儲器允許程序相互平行地加載，并具有與其它程序的存在及其加載的位置無關(guān)的存儲器映射。計(jì)算系統(tǒng)利用地址轉(zhuǎn)換硬件將程序的虛擬地址(在IA32體系結(jié)構(gòu)中也稱為線性地址——在本說明書中“線性地址”或LA與“虛擬地址”在使用時意思相同)映射到真實(shí)的硬件存儲器地址(例如，物理存儲器地址)。該硬件使用存儲器中的表樹作為地址轉(zhuǎn)換的輸入數(shù)據(jù)。該樹的根由保持頁表樹中第一表的物理地址的寄存器所指向。這一寄存器的例子是IA32體系結(jié)構(gòu)中的CR3。頁表項(xiàng)(PTE)利用基址和索引來尋址。基址是從寄存器或先前的表存儲器指針中取出的。索引利用線性地址的一部分。PTE或者包括頁——如果存儲器中不存在其余的子樹，或者包括以下討論的存儲器指針和其它信息。存儲器指針針對存儲器中可以包括數(shù)據(jù)(屬于應(yīng)用程序或操作系統(tǒng))或另一級頁表的頁。如果是后一種情況，則線性地址的另一部分用于索引至類似于所述內(nèi)容的方案中的表。如果地址針對應(yīng)用程序頁，則物理地址通過將剩余的地址位(沒有用于索引)添加至從頁表項(xiàng)檢索的頁基地址來構(gòu)造。同樣，某些實(shí)施例可例示出如寄存器中所述的幾種轉(zhuǎn)換方案(例如，不同的表樹索引結(jié)構(gòu))，為了簡化本說明書，我們將考慮這些CR3寄存器中的信息部分，即使它可以保持在一個或多個其它寄存器中。

除地址轉(zhuǎn)換信息外，這些表包括諸如訪問權(quán)讀取、寫入或執(zhí)行、存儲器中數(shù)據(jù)的存在、高速緩存策略指示、頁修改狀態(tài)等信息。在某些情形中，頁表可包括不同大小的頁，其中較大的頁指向頁表樹的較低級(而不是指向另一指針頁)。將所指向的頁大小在頁表樹中存儲為屬性(一般在指向數(shù)據(jù)頁的級中)。

為了檢索物理地址，以從根(IA32中的CR3)開始的遞歸方式讀取頁表項(xiàng)，并檢索和合并頁性質(zhì)。IA32程序員參考手冊(例如，卷3A)提供了一個檢索物理地址的常規(guī)方法的例子。該進(jìn)程需要若干存儲器訪問操作，并由頁-表處理硬件或uCode(u碼)序列來實(shí)現(xiàn)。

有時，需要軟件來檢索物理存儲器地址。在這種情形中，使用仿真全表遍歷(emulated?full?table?walk)或者基于操作系統(tǒng)施加的表設(shè)置限度的經(jīng)縮短啟發(fā)法。

轉(zhuǎn)換后備緩沖器(TLB)是保持先前轉(zhuǎn)換結(jié)果的高速緩存，使得對一個地址(或地址范圍)的連續(xù)訪問可避免遍歷數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并可使用先前轉(zhuǎn)換的結(jié)果。在很多情形中，地址轉(zhuǎn)換還檢查操作，以滿足為存儲器位置所設(shè)置的條件。常規(guī)的地址轉(zhuǎn)換指令一般被提供作為操作數(shù)以返回針對線性地址的物理存儲器地址，而無需提供任何附加信息。

附圖簡述

本發(fā)明的實(shí)施例在附圖的各圖中作為例子而不是限制示出，附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相似的元件。

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的計(jì)算系統(tǒng)的所選方面的高級框圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例示出地址轉(zhuǎn)換硬件的所選方面的框圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例示出具有擴(kuò)展頁表的頁樹的所選方面的框圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例示出頁表項(xiàng)的所選方面的框圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例示出支持頁屬性的線性至物理地址轉(zhuǎn)換的方法的所選方面的流程圖。

詳細(xì)描述

本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及支持頁屬性的虛擬(將被稱為線性)至物理地址轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)、方法和裝置。在某些實(shí)施例中，系統(tǒng)接收一指令，以將線性存儲器指針轉(zhuǎn)換成存儲器位置的物理存儲器地址。系統(tǒng)可返回物理存儲器地址和一個或多個頁屬性。