LINUX設(shè)備驅(qū)動開發(fā)經(jīng)驗總結(jié)

1、程序在尋址過程中使用的是虛擬地址,該地址由段和偏移值該地址并不能直接用。為了能尋址物理內(nèi)存，就需要一種地址變換機制將虛擬地址映射或變換到物理內(nèi)存中，這種地址變換機制就是內(nèi)存管理的主要功能之一（內(nèi)存管理的另外一個主要功能是內(nèi)存的尋址保護機制。由于時間有限限，本次不對其進行討論）。內(nèi)存分頁管理是通過頁目錄表和內(nèi)存頁表所組成的二級表進行的。其中頁目錄表和頁表的結(jié)構(gòu)是一樣的，表項結(jié)構(gòu)也相同。頁目錄表中的每個表項（簡稱頁目錄項）（4 字節(jié)）用來尋址一個頁表，而每個頁表項（4 字節(jié)）用來指定一頁物理內(nèi)存頁。因此，當指定了一個頁目錄項和一個頁表項，我們就可以唯一地確定所對應(yīng)的物理內(nèi)存頁。頁目錄表占用一頁內(nèi)存

2、，因此最頁目錄表有1024個表項，每個表項占用4個字節(jié)，所以一個頁目錄表剛好占用一頁內(nèi)存（4X1024），因此最多可以尋址1024 個頁表。而每個頁表也同樣占用一頁內(nèi)存，因此一個頁表可以尋址最多1024 個物理內(nèi)存頁面。這樣一個頁目錄表所尋址的所有頁表共可以尋址1024 X 1024 X 4096 = 4G 的內(nèi)存空間內(nèi)存分配所獲取的都是線性地址；一個32 位的線性地址被分成了三個部分第一部分（10位）：指定一個頁目錄項第二部分（10位）：指定一個頁表項第三部分 (12位) ：指定物理內(nèi)存頁上的偏移地址線性地址的位31-22 共10 個比特用來確定頁目錄中的目錄項，位21-12 用來尋址頁目錄

3、項指定的頁 表中的頁表項，最后的12 個比特正好用作頁表項指定的一頁物理內(nèi)存中的偏移地址對于第一個進程（任務(wù)0），其頁表是在頁目錄表之后，共4 頁。對于應(yīng)用程序的進程，其頁表所使用的內(nèi)存是在進程創(chuàng)建時向內(nèi)存管理程序申請的，因此是在主內(nèi)存區(qū)中頁框地址(PAGE FRAME ADDRESS)指定了一頁內(nèi)存的物理起始地址。因為內(nèi)存頁是位于4K邊界上的，這些指針的低12位都永遠是0。這樣，在目錄項和頁表項中都只要有20位用于指針就夠了，而余下的12位則可以用于控制或其他的目的用。每個表項由頁框地址、訪問標志位、臟（已改寫）標志位和存在標志位等構(gòu)成頁框地址(PAGE FRAME ADDRESS)指定了一

4、頁內(nèi)存的物理起始地址存在位（PRESENT P）確定了一個頁表項是否可以用于地址轉(zhuǎn)換。P=1 可用，P=0 不能用于地址轉(zhuǎn)換，相應(yīng)的頁面或頁面表不在內(nèi)存.CPU會產(chǎn)生缺頁中斷，內(nèi)核中P=0表示相應(yīng)的頁面或頁面表不在內(nèi)存.CPU會產(chǎn)生缺頁中斷，內(nèi)核中的有關(guān)異常服務(wù)程序就可根據(jù)從磁盤上的頁面交換區(qū)將相應(yīng)的頁面讀入內(nèi)存，并且相應(yīng)的設(shè)置表現(xiàn)中的基地址，并將P位設(shè)置為1，供后續(xù)訪問使用。相反也可將內(nèi)存中暫時不使用的內(nèi)存頁面寫入到磁盤的交換區(qū)，然后將相應(yīng)的頁面表項的P位設(shè)置為0。這就實現(xiàn)虛擬內(nèi)存功能當P=0時，表項中的其余各位均無意義，所以可以被用來臨時存儲其他信息，如被換出的頁面在磁盤上的位置等等信息P

5、S=0時表示包含在由該目錄項所指的頁面面表中所有頁面的大小都是4K字節(jié)，這也是目前在Linux內(nèi)核中所采用的頁面大小。但從Pentium處理器開始，intel引入了PSE頁面大小擴充機制。即當PS=1,頁面的大小就成了4M字節(jié)，而頁面表就不足使用。Ps=1時線性地址中的低22位就全部用在4M字節(jié)的頁面中的位移，這樣總的尋址能力不變1024X4M4G,但映射過程減少了一層。提高訪問速度（主要是由于內(nèi)存容量和磁盤的容量的日益增加，磁盤訪問速度的顯著提高，以及對圖像處理要求的日益增加，4M頁面可能成為主流）已訪問（Accessed A）和已修改（Dirty D）比特位用于提供有關(guān)頁使用的信息。除了頁目錄項中的已修改位，這些比特位將由硬件置位，但不復位。在對一頁內(nèi)存進行讀或?qū)懖僮髦?，CPU 將設(shè)置相關(guān)的目錄和二級頁表項的已訪問位。在向一個二級頁表項所涵蓋的地址進行寫操作之前，處理器將設(shè)置該二級頁表項的已修改位，而頁目錄項中的已修改位是不用的。當所需求的內(nèi)存超出實際物理內(nèi)存量時，內(nèi)存管理程序就可以使用這些位來確定那些頁可以從內(nèi)存中取走，以騰出空間。內(nèi)存管理程序還需負責檢測和復位這些比特位讀/寫位（Read/Write R/W）和用戶/超級用戶位（User/Supervisor U/S）并不用于地址轉(zhuǎn)換，但用于分頁級的保護機制，是由CPU 在地址轉(zhuǎn)換過