计算机系统结构与操作系统实验三（4-2）-启动分页机制

**计算机系统结构与操作系统实验三**

**启动分页机制**

在现代计算机系统中，分页机制是实现虚拟内存管理的关键技术之一。启动分页机制是指在系统启动时，初始化并激活分页机制，以便于程序能够访问虚拟地址空间。在本实验中，我们将重点讨论启动分页机制的基本原理、实现过程以及相关代码示例。

**1. 分页机制的基本原理**

分页机制是通过将物理内存划分为固定大小的块（称为页框），并为每个进程创建一个虚拟地址空间，来实现虚拟内存管理。每个进程在其虚拟地址空间中可以访问多个页，这些页可能不连续地分布在物理内存中。

启动分页机制的主要目的是初始化和激活分页表、页表项以及相关数据结构，以便于程序能够访问虚拟地址空间。在系统启动时，分页机制需要被初始化，以便于进程能够正常运行。

**2. 启动分页机制的实现过程**

启动分页机制的实现过程主要包括以下几个步骤：

* **初始化分页表**:在系统启动时，需要初始化分页表，这个表用于存储虚拟地址到物理地址的映射信息。
* **创建页表项**:根据进程的虚拟地址空间大小和物理内存的可用页框数，创建相应数量的页表项，每个页表项代表一个虚拟页对应的物理页框。
* **激活分页机制**:在系统启动时，需要激活分页机制，以便于程序能够访问虚拟地址空间。

**3. 相关代码示例**

以下是启动分页机制相关的代码示例：

c// 分页表结构定义typedef struct {
 uint32_t *pte; // 虚拟地址到物理地址的映射信息} paged_table;

// 初始化分页表函数void init_paged_table(paged_table *pt) {
 pt->pte = (uint32_t *)kmalloc(sizeof(uint32_t) * PAGE_NUM, GFP_KERNEL);
 if (!pt->pte) {
 panic("init_paged_table: kmalloc failed
");
 }
}

// 创建页表项函数void create_page_entry(paged_table *pt, uint32_t vaddr, uint32_t paddr) {
 pt->pte[vaddr / PAGE_SIZE] = (uint32_t)paddr;
}

// 激活分页机制函数void activate_paging(void) {
 init_paged_table(&global_pt);
 create_page_entry(&global_pt,0x10000000,0x20000000); // 创建一个虚拟页对应的物理页框}