本文主要是介绍保护模式总结（四）——分页机制，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
这是总结的最后一篇，来讲讲分页机制。为什么会有分页机制？如果没有分页机制，内存管理会出现“碎片化”的现象，另外，在虚拟存储中，将没有统一调度的内存大小。为了解决这些因为段长度不同而带来的各种内存管理问题，于是有了分页机制。
页的最小单位是4K。引入分页机制之后，段部件获得的地址就不再是物理地址了，而是线性地址，也就是虚拟地址。
于是线性地址和物理地址便存在一种一一映射的关系。那么映射关系如何记录呢？考虑建一张映射表。那么虚拟内存的每个页与其对应的物理内存页，都要记录在映射表里。一般来说，每个任务都可以拥有4GB的虚拟内存空间，而且每个任务都有自己的页映射表。那么我们可以计算一下，一个表4K字节，那么会有1M个表项，每个表项4字节，那么一张映射表大小是4M字节。是不是很大？是的，Intel的大叔们是不会允许这样的浪费存在的，于是现实情况是，多级的分页结构。
两级的分页结构有页目录表和页表。页目录表和每张页表的大小和页的大小一样，都是4KB。
先看图：
页目录项中包含指定页表的物理基地址，页表项中包含着页的物理基地址。所以当我们给出一个虚拟地址的时候，页部件会把它分成三部分，首先通过CR3找到页目录，然后再通过第一部分：页面索引，找到相应页目录项，由此找到相应页表，再通过第二部分页表索引找到页表项，再由其找到物理页面，再由页内偏移地址找到具体的物理地址。那么一开始的CR3是什么呢？
CR3给出了页目录表的基地址。CR0的31位PG（page），置1则打开分页机制。
值得说明的是，地址转换是通过固件，也就是所谓的页部件自动计算的。所以我们不论在操作系统还是应用程序中，在开启了分页机制以后，所用到的都是虚拟地址，具体是什么物理地址，我们不用再去管，我们只用把页目录和页表设置好，页部件就会根据设置自动计算出物理地址。
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讲完了分页机制顺带再补充点内容，关于中断和异常。
中断没什么好说的，异常其实就是实模式中的内部中断。异常以严重性可分三种：
1.故障Fault：通常可纠正
2.陷阱Traps：截获了陷阱条件立即发生，通常用于调试
3.终止Aborts：最严重的错误，程序和任务不能重新启动
中断到了保护模式中，没了中断向量表，变成了类似GDT的IDT（中断描述符表 Interrupt Descriptor Table），同样还有中断描述符寄存器IDTR用于寻址IDT。
中断处理过程如图：
值得注意的是，中断过程若发生特权级的改变，要注意栈的处理。
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看完这本《从实模式到保护模式》，感觉就是从处理器的角度去认识操作系统。有了这些硬件的基础，相信会对日后对操作系统的学习会有不少帮助！共勉！
这篇关于保护模式总结（四）——分页机制的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
