[发明专利]支持页属性的虚拟地址至物理地址的转换

说明书

本申请是申请日为2008年5月30日、申请号为200810100050.1、题为“支持页属性的虚拟地址至物理地址的转换”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的实施例一般涉及计算系统领域，尤其涉及用于支持页属性的虚拟地址至物理地址转换的系统、方法和装置。

背景技术

虚拟存储器允许程序员使用比处理器可用的实际物理存储器所提供的范围更大的存储器用于程序和数据。此外，虚拟存储器允许程序相互平行地加载，并具有与其它程序的存在及其加载的位置无关的存储器映射。计算系统利用地址转换硬件将程序的虚拟地址(在IA32体系结构中也称为线性地址——在本说明书中“线性地址”或LA与“虚拟地址”在使用时意思相同)映射到真实的硬件存储器地址(例如，物理存储器地址)。该硬件使用存储器中的表树作为地址转换的输入数据。该树的根由保持页表树中第一表的物理地址的寄存器所指向。这一寄存器的例子是IA32体系结构中的CR3。页表项(PTE)利用基址和索引来寻址。基址是从寄存器或先前的表存储器指针中取出的。索引利用线性地址的一部分。PTE或者包括页——如果存储器中不存在其余的子树，或者包括以下讨论的存储器指针和其它信息。存储器指针针对存储器中可以包括数据(属于应用程序或操作系统)或另一级页表的页。如果是后一种情况，则线性地址的另一部分用于索引至类似于所述内容的方案中的表。如果地址针对应用程序页，则物理地址通过将剩余的地址位(没有用于索引)添加至从页表项检索的页基地址来构造。同样，某些实施例可例示出如寄存器中所述的几种转换方案(例如，不同的表树索引结构)，为了简化本说明书，我们将考虑这些CR3寄存器中的信息部分，即使它可以保持在一个或多个其它寄存器中。

除地址转换信息外，这些表包括诸如访问权读取、写入或执行、存储器中数据的存在、高速缓存策略指示、页修改状态等信息。在某些情形中，页表可包括不同大小的页，其中较大的页指向页表树的较低级(而不是指向另一指针页)。将所指向的页大小在页表树中存储为属性(一般在指向数据页的级中)。

为了检索物理地址，以从根(IA32中的CR3)开始的递归方式读取页表项，并检索和合并页性质。IA32程序员参考手册(例如，卷3A)提供了一个检索物理地址的常规方法的例子。该进程需要若干存储器访问操作，并由页-表处理硬件或uCode(u码)序列来实现。

有时，需要软件来检索物理存储器地址。在这种情形中，使用仿真全表遍历(emulated full table walk)或者基于操作系统施加的表设置限度的经缩短启发法。

转换后备缓冲器(TLB)是保持先前转换结果的高速缓存，使得对一个地址(或地址范围)的连续访问可避免遍历数据结构，并可使用先前转换的结果。在很多情形中，地址转换还检查操作，以满足为存储器位置所设置的条件。常规的地址转换指令一般被提供作为操作数以返回针对线性地址的物理存储器地址，而无需提供任何附加信息。

附图简述

本发明的实施例在附图的各图中作为例子而不是限制示出，附图中相同的附图标记指示相似的元件。

图1是示出根据本发明的一个实施例实现的计算系统的所选方面的高级框图。

图2是根据本发明的一个实施例示出地址转换硬件的所选方面的框图。

图3是根据本发明的一个实施例示出具有扩展页表的页树的所选方面的框图。

图4是根据本发明的一个实施例示出页表项的所选方面的框图。

图5是根据本发明的一个实施例示出支持页属性的线性至物理地址转换的方法的所选方面的流程图。

详细描述

本发明的实施例一般涉及支持页属性的虚拟(将被称为线性)至物理地址转换的系统、方法和装置。在某些实施例中，系统接收一指令，以将线性存储器指针转换成存储器位置的物理存储器地址。系统可返回物理存储器地址和一个或多个页属性。