ucore lab2

ucore lab2

继续看Intel 80386 Programmer's Reference Manual, 1987 (HTML) http://www.logix.cz/michal/doc/i386/ 再看Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer Manuals https://software.intel.com/en-us/articles/intel-sdm

内存管理

分段机制启动、分页机制未启动:逻辑地址--->段机制处理--->线性地址=物理地址 分段机制和分页机制都启动:逻辑地址--->段机制处理--->线性地址--->页机制处理--->物理地址

2^32 = 2^10 * 2^10 * 4k 段机制的时候,limit域长20bit,如果以4k为单位,那么就是最大4g 页机制,一个页4k字节,4字节一个页,一个页可以放1k个页表,那就是1k × 4k = 4M的内存,页表目录则是保存1k个页表,正好4M × 1000 = 4G

内存分配有几个阶段 https://chyyuu.gitbooks.io/ucore_os_docs/content/lab2/lab2_3_3_5_4_maping_relations.html

lab2 宏观内存分配

图片来自https://segmentfault.com/a/1190000009450840

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memory: 0009fc00, [00000000, 0009fbff], type = 1.
memory: 00000400, [0009fc00, 0009ffff], type = 2.
memory: 00010000, [000f0000, 000fffff], type = 2.
memory: 07ee0000, [00100000, 07fdffff], type = 1.
memory: 00020000, [07fe0000, 07ffffff], type = 2.
memory: 00040000, [fffc0000, ffffffff], type = 2.
可用内存有两块,一个是从00000000 --> 0009fc00 约1M字节 5个十六进制位是20bit,2^10 是1KB,那么2^20就是1M

bios加载bootloader bootblock占512字节 = 0x200.占0x7c00 ---> 0x 7dff bootloader探测的内存信息位于0x8000

内核加载到100000,恰好是第二块可用内存的起始地址 第二块内存有07ee0000,大概126MB多一点 在memlayout.h

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#define KMEMSIZE            0x38000000                  // the maximum amount of physical memory
这里限制的物理内存接近1g

然后就是kernel的ELF一路加载下来 其中data段有页目录表(约0x0010b000)和第一个页表 映射0~4MB的首个页表已经填充好。

0x10e000之后就是Page结构体,有32736个,每一个管理4K内存,和内存总量相符。 每一个Page有20字节,所以Pages占了654720字节 = 0x9fd80。占了640K...比想象中大好多 page管理物理内存,数量固定,页表数量可能变化,按需创建。 0x1add80之后就是用来分配的内存了,我们的kernel总共用了0xadd80=712KB。

如果内存再大的话,如果想对应上整个4g空间,那么Page占的空间还可以大32倍。

diff lab2 with lab1

https://chyyuu.gitbooks.io/ucore_os_docs/content/lab2/lab2_3_2_2_phymemlab_files.html 简单来说变化不大,变化的部分除了一些不重要的库(cprintf,什么console的命令解析)其他的基本上都要在写lab2的时候碰到,指导书也讲得很详细。 可以先git commit lab1_result 之后再把lab2 覆盖进去看看变化。

内存探测

bootasm.S 添加了有关内存分布的汇编代码 https://chyyuu.gitbooks.io/ucore_os_docs/content/lab2/lab2_3_5_probe_phymem_methods.html

do while(0)

kern/sync/sync.h https://www.jianshu.com/p/99efda8dfec9

kern_entry

https://segmentfault.com/a/1190000009450840 https://chyyuu.gitbooks.io/ucore_os_docs/content/lab2/lab2_3_3_5_4_maping_relations.html

gdb打印变量不对

https://blog.csdn.net/jeff_/article/details/53333154 http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Debugging-Options.html CFLAGS := -march=i686 -fno-builtin -fno-PIC -Wall -ggdb -m32 -gstabs -nostdinc $(DEFS) 修改成 CFLAGS := -march=i686 -fno-builtin -fno-PIC -Wall -ggdb -m32 -gdwarf-4 -nostdinc $(DEFS) 目测没有什么其他问题 然而 造成了print_stackframe()不能打印出行数了

页表映射到自己

页目录表地址意义: 这个地址开头的线性地址,管理它的页表在哪一个内存页(物理地址)? 页表地址意义: 你这个4M的地址范围空间,里面的这个地址页在哪个物理内存页?

如果把页目录表项当成页表项,也就是说,里面的每一个页,都是一个页表。 把0xFAC(10 bit)映射到自己,也就是说在0xFAC(10 bit),这4M的虚拟地址,之后加上10bit的页表的虚拟地址前10bit作为index,就可以直接访问到页表了。 这就相当于必须要解两次地址,消耗了一次,这样就可以达到只取一次地址的效果了。

invlpg

https://blog.csdn.net/cinmyheart/article/details/39994769 TLB 页表缓冲,我还以为只是页目录表缓冲。。。

问: TLB里面有页目录表吗? 暂时答:因为缓冲一次就缓冲了整个页表,是否命中的判断就是根据对应的页目录表项对不对,所以可能命中缓冲时完全不需要访问页目录表。。。

5.2.5 Page Translation Cache For greatest efficiency in address translation, the processor stores the most recently used page-table data in an on-chip cache. Only if the necessary paging information is not in the cache must both levels of page tables be referenced.

The existence of the page-translation cache is invisible to applications programmers but not to systems programmers; operating-system programmers must flush the cache whenever the page tables are changed. The page-translation cache can be flushed by either of two methods:

  1. By reloading CR3 with a MOV instruction; for example:

    MOV CR3, EAX

  2. By performing a task switch to a TSS that has a different CR3 image than the current TSS. (Refer to Chapter 7 for more information on task switching.)

When to do or not do INVLPG, MOV to CR3 to minimize TLB flushing https://www.e-learn.cn/content/wangluowenzhang/626493 TLB的那些事儿 https://blog.csdn.net/omnispace/article/details/61415935

缺页?

问题: 现在管理的只是物理内存,那谁管理页表的映设关系?如果某虚拟地址没有对应的页怎么办? 还是说lab2其实就没有管这一块? 暂时答:似乎确实不管这回事?虽然有一些维护页表项的函数,但是没怎么被调用。 先写写lab3吧。

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