保护模式——从分段到分页
其实很早以前就想写这个关于分页模式的了，可是自己还是有点东西没弄的太明白，今天也是终于写出来了，关于上一篇讲分段机制的，一博友还夸了我一下，另我有点小激动，开博客三年来第一次啊！谢谢那位博友，也同时给我很大鼓励，觉得就是每天抱着一大堆天书，没人指导的也值了！
当然也免不了会有错误，但是以后会开一个错误更正章，专门负责更正错误。
关于分段模式和分页模式的关系，分页是在分段的基础上进行的，具体关系请见：内存管理--三个地址，分页与分段的关系http://blog.sina.com.cn/s/blog_6730a3aa01010z8m.html
大家都知道，我们现在的内存现在都是几个GB，上一章也说了是为了提高寻址范围而有了保护模式，那么在保护模式下分段模式下总感觉内存定位不是很好，其实单单是使用分段的话也能实现应有的功能。而分页模式就为内存提供了更加细致的划分，每个页是4KB，每个也都能准确的寻址定位到具体的字节。这样细致的划分也就很啥啥啥了。
那么首先来介绍下分页机制的原理，分页机制采用的是三级寻址，为了好理解，我们用一个比喻：
我们平时看书的时候要想看哪个具体内容，也就是哪一页，我们首先找到目录里面的哪一章，然后在找到的章中找到哪一节，然后我们再到找到的节中具体的找到哪一页。那么，这其中就用到了三个“地址”，章、节和页。
类似的，在内存分页机制也是这样的（引用老师说的话就是当计算机的东西困扰人的时候，计算机工作者就会想到实际生活，看，这个就是实际生活的例子），我们把一页内存（4KB）比喻成书的一节（注意不是一页，而是一节，可以把具体的字节（具体地址）看成是书的一页），保存这些内存页的地址的地方我们成为页表，实际是内存里面的一张表（先记住！！！），我们把保存所有页表地址的地方比喻成为章，我们成为页目录表，也就是说页目录表里面存的是很多页表的地址，页表里面存的是很多页地址（你明白了吗？:-)），实际上页目录表和页表都是内存里面的表，是实际存在内存里面的。那么现在你就会问了，页目录表是怎么寻到的？其实页目录表的首地址是在一个固定的寄存器中存存着的，硬件会自动识别:-)。那么，现在寻到4KB的页了以后是不是还是需要一个地址来寻到具体的地址，也就是定位到哪一个字节？是的:-)。现在来理清一下寻址方式：
好了，了解了分页机制的大致过程之后我们再来看点专业的东西：
首先，我们来看看保存页目录表的寄存器：
CR3控制寄存器：
还记得上一章说的CR0吗？跟这个差不多，80X86一共有五个控制寄存器：CR0～CR4，现在我们看看前四个：
前三个暂时不说，看 CR3，CR3的后20位保存的是页目录表的地址的高20位，也就是说页目录表的地址的低12位必须位0。
然后再来说说传说中的线性地址和物理地址，还有一种地址怕弄乱在此不说，线性地址说通俗点就是我们程序里面写的地址（事实上线性地址是由分段模式翻译过来的地址，具体请见：内存管理--三个地址，分页与分段的关系http://blog.sina.com.cn/s/blog_6730a3aa01010z8m.html），物理地址就是内存里面的实际地址，保护分页模式下线性地址经过一系列翻译后翻译成物理地址，然后才可访问，那么我们在程序里面写的线性地址格式如下：
22～31位：A段 |
12～21位：B段 |
0～11位：C段 |
为了防止头晕，我们不使用那些专业术语，我们直接使用A、B、C段来表示，A段存的数据指示的是页目录表里面的哪一项，单位为（个），注意，不是字节！！！B段存的数据指示的是页表里面的哪一项，单位为（个），C段指示的是页内的偏移量，单位为（字节）。
值得说明的是：内存里面可以有很多页目录表，一般4GB以内，一个页目录表就够用了，一个页目录表指向很多页表，一个页表指向很多页，从上面可以看出，一个页目录表总共最多可以指向2^10=1024个页表，一个页表最多可以指向2^10=1024个页，每个页有2^12=4KB.实际上，一个页目录表里面的项有4字节，一个页表里面的项也是4个字节。所以一页内存可以存储一个页目录表或者一个页表。
我们再来看看页目录表里面的一项，我们就称为页表项，一个页表项占4个字节，格式如下：
其中 12～31位存的是页表的基地址，其他的下面介绍。
页表里面的一项称为页表项，格式如下：
其中 12～31位存的是页的基地址，其他的位同页表项一样：
如下摘自《Linux0.11源码分析》：
下面就总结看看寻址：
从上面可以知道，基地址位20位，就是说基地址后面20位为0.
延续上面的A、B、C段，我们称页目录项的物理地址部分位X1，页表项的物理地址部分为X2，那么：
页表基地址位：
因为A的单位为个数，一个位4字节，所以要乘以4.
页基地址位：
物理地址位
设置好这些后我们再设置一个东西，那就是CR0的pg位，pg=0时不启用分页机制，当pg=1时才启用分页机制。
设置好分页机制以后，内存地址从线性地址到物理地址的转换是由硬件负责的，我们不用管，剩下的就是软件控制内存什么的了，现在不知道该写什么了，等想到了再继续写。
下面是代码：代码说明后来加上（电脑没电了。。。。。）
boot.asm:
start:
load_setup:
ok_load_setup:
load_msg:
load_curser:
loadmessage
setup.asm:
gdtaddr:
gdt:
null_table:
system_code_table:
system_data_table:
user_code_table:
user_data_table:
idtaddr:
start:
load_jump:
load_set:
ok_load:
;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;;; hadware read here.
;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
move_gdt:
load_msg:
load_curser:
open_a20:
o:
t:
move_jump:
init_8259a:
io_delay:
set_cr0:
loadmessage:
jump.asm:
set_cr0:
start:
show:
set.asm:
_idt:
_gdt:
start:
set_page_dir:
s1:
end_set_page_dir:
set_int_table:
set_int_end:
open_pages:
set_cr3:
set_cr0:
open_pages_end:
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