當使用Inter 80x86微處理器時，必須區分三種地址：

邏輯地址：有段基址和段偏移量組成。

線性地址：32位無符號整數。

物理地址

CPU通過分段單元將邏輯地址轉換為線性地址，再通過分頁單元將線性地址轉化為物理地址

硬件的分段單元

從80386CPU開始，Intel微處理器能執行兩種不同的地址轉換模式，分別稱為實模式（為了與早期OS兼容）和保護模式，這里重點放在保護模式上。

段寄存器

一個邏輯地址由兩部分組成，一個段標識符（16位）和一個相對地址的偏移量（32位），段寄存器是用來存放段選則符的，包括cs,ss,ds,es,fs,gs。

cs：代碼段寄存器，用于存放程序指令的段。

ss：棧段寄存器，指向當前存放程序棧的段；什么是程序棧空間，即主要用來 存放函數和數組等。

ds：數據段寄存器，指向存放靜態數據（永久性不變的數據）或者外部數據的段。

其它三個寄存器做一般用途，可以用來訪問任意段。

cs寄存器還有一個兩位域，用來指明cpu的特權級，linux中只有0和3級，分別為內核態和用戶態。

段描述符

占8字節，段描述符被放在全局描述符表（GDT）或者局部描述符表（LDT）。

系統通常只定義一個GDT（其地址被存放在GDTR寄存器中），每個進程可以有自己的LDT（其地址被存放在LDTR寄存器中）。

其中，系統段存儲內核數據結構，任務狀態段用于保存處理器寄存器的內容。

段選擇符

為了加速邏輯地址到線性地址的轉換，Intel處理器提供一種附加的非編程的寄存器（不能被程序員設置），這樣在訪問段寄存器中段選擇符時，就不能（不需要）訪問GDT或LDT了。

段單元

邏輯地址轉化為線性地址總覽：

Linux中的段

Linux更喜歡分頁的方式，當所有的進程使用相同的段寄存器值時，內存管理變得更簡單，它們能共享相同的線性地址。而且許多RISC處理器不支持段功能，Linux不好做移植。

硬件的分頁單元

分頁單元認為所有的RAM被分成固定長度的頁框，每一個頁框包含一頁。在Intel處理器中，通過設置CR0寄存器的PG標志啟動分頁。當PG=0時，線性地址就被解釋成物理地址。

常規分頁

從i80386起，Intel處理器的分頁單元處理4KB的頁。32位線性地址被分成三個域：目錄（10），頁表（10），偏移量（12）。

正在使用的頁目錄表的物理地址存放在處理器的CR3寄存器中。

這里要說明下，在頁目錄和頁表表項中由Page Size標志為1，頁目錄項指的是4MB的頁框。如果Present為0，分頁單元就把這個線性地址存放在處理器的CR2寄存器中，并產生14號缺頁異常。

擴展分頁

從奔騰處理器開始，Intel80x86微處理器引進了擴展分頁，它允許頁框大小為4KB或4MB（頁目錄10位，偏移量22位）。

之后就是引入cache和TLB（計算機組成原理內容），就不詳細說了。

Linux的分頁

Linux采用三級分頁，頁全局目錄（10），頁中間目錄（10），頁表（10），偏移量（13）。

保留的頁框

內核代碼和數據結構存放在一組保留的頁框中，這些頁框所含的頁從不動態分配或者交換到內存中。

作為一條常規，Linux內核被安裝在RAM物理地址0x00100000開始的地方，為什么從這個地方開始？

因為頁框0由BIOS使用，存放硬件配置。

物理地址0x000a0000到0x000fffff被BIO程序使用同時映射ISA上的顯存。

前1MB的其它頁框可能被保留用作特定的計算機模式。

為了避免把內核裝入一組不連續的頁框，Linux更愿跳過第1MB的RAM。（內核小于1MB _text---_etext）

審核編輯：劉清