数据结构之PTE原型介绍-x86

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1. struct PTE {
   
2.     unsigned int present:1;         // 存在位（P）
   
3.     unsigned int read_write:1;      // 读/写位（R/W）
   
4.     unsigned int user_supervisor:1; // 用户/特权位（U/S）
   
5.     unsigned int write_through:1;   // 写回/写直通位（W/T）
   
6.     unsigned int cache_disabled:1;  // 缓存/缓存禁止位（C/D）
   
7.     unsigned int accessed:1;        // 访问位（A）
   
8.     unsigned int dirty:1;           // 修改位（D）
   
9.     unsigned int reserved:1;        // 保留位（RFU）
   
10.     unsigned int global:1;          // 全局页位（G）
    
11.     unsigned int available:3;       // 空闲位（AVAIL）
    
12.     unsigned int page_table_base:20; // 页表基地址（PFN）
    
13. };
    
14. 
    
15. 其中，每一个PTE中描述了一个4KB大小的物理页框（Page Frame）和一个4KB大小的虚拟页（Virtual Page）的映射关系。下面对每个字段进行详解：
    
16. 
    
17. present: 存在位（P），指示此PTE是否表示一个有效的映射关系，如果为0表示无效，为1则表示此映射关系有效。
    
18. read_write: 读/写位（R/W），用于指示此页是否可写，如果为0表示只能读，为1则表示可写。
    
19. user_supervisor: 用户/特权位（U/S），用于指示此页的访问级别，如果为0表示只能在特权模式下访问，为1则表示可在特权及用户模式下访问。
    
20. write_through: 写回/写直通位（W/T），用于指示写操作是否直接写入到物理内存中，如果为0则表示写回（即先写入缓存再批量写入物理内存），为1则表示写直通（即直接写入物理内存）。
    
21. cache_disabled: 缓存/缓存禁止位（C/D），用于指示是否启用页缓存，如果为0则表示启用，为1则表示禁用。
    
22. accessed: 访问位（A），用于记录此页是否被访问过，主要用于页面置换。
    
23. dirty: 修改位（D），用于记录此页是否被修改过，主要用于页面置换和文件映射。
    
24. reserved: 保留位（RFU），为操作系统保留，暂未被使用。
    
25. global: 全局页位（G），用于避免TLB（Translation Lookaside Buffer）的失效，如果为0则表示此页只在当前进程中有效，为1则表示此页在所有进程中有效。
    
26. available: 空闲位（AVAIL），暂未被使用，可以用于操作系统的一些特殊用途。
    
27. page_table_base: 页表基地址（PFN），指向物理页框的基地址。在读取和写入虚拟地址时，硬件通过PTE中的page_table_base字段找到对应的物理页框，然后访问其中的数据。
    
28. 总之，PTE是一种非常重要的数据结构，它可以让操作系统将虚拟地址转换成物理地址，从而实现内存管理和资源保护等功能。在32位系统中，由于地址空间较小，PTE结构也相对简单，但其内部原理和用法依然非常重要。

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