为啥 16 位地址和 12 位偏移量会导致 4KB 页面大小？

Posted 2023-02-23

【中文标题】为啥 16 位地址和 12 位偏移量会导致 4KB 页面大小？

【英文标题】：Why 16-bit address with 12-bit offset results in 4KB page size?为什么 16 位地址和 12 位偏移量会导致 4KB 页面大小？

【发布时间】：2011-04-11 06:21:20

【问题描述】：

我正在阅读“现代操作系统”一书。我对“页面大小”感到困惑。

作者在书中说，

传入的 16 位虚拟地址是 拆分为 4 位页码和 12 位偏移量。用 4 位 页码，我们可以有 16 页，并且 偏移量为 12 位，我们可以 寻址一个内的所有 4096 个字节 页面。

为什么是 4096 字节？使用 12 位，我们可以在一个页面内处理 4096 个条目，正确。但是，一个条目是一个地址（在这种情况下，地址大小 = 16 位）。所以我认为我们可以寻址 4096(entry) * 16(bit) = 4096(entry) * 2(byte) = 8KB，但是为什么书上说我们可以寻址 4096(bytes) 呢？

提前致谢！ :)

【参考方案1】：

这是假设字节寻址的内存（过去 30 年制造的几乎每台机器都使用它），所以每个地址指的是一个字节，而不是条目或地址或任何其他更大的值。要保存 16 位值，您需要两个连续的地址（两个字节）。

30 多年前，曾经有过文字寻址的机器，其工作方式与您猜想的一样。但这类机器在处理面向字节的数据（如 ASCII 字符）时遇到了困难，因此已经失宠。如今，字节可寻址性、8 位字节和二进制补码整数之类的东西几乎只是假设。

【讨论】：

我在 70 年代和 80 年代的大型大型机上工作过，它是文字寻址的。他们提供了一个选项，可以添加允许您直接寻址字节或 BCD 字符的硬件。

非常感谢。这个答案消除了我在作业中的很多不确定性。

目前有一些处理器使用字寻址，但它们都倾向于专门的嵌入式类型，如数字信号处理器 (DSP)。我曾经参与过一个最小可寻址单元是 16 位的项目。在那台机器上 sizeof(char) == sizeof(int) == 1。这对字符串来说是浪费的，但是这个应用程序只使用了非常少的 8 位数据，所以浪费不是问题。

【参考方案2】：

12 位是页内的偏移量。偏移量以字节为单位，而不是地址。 2^12 是 4096。

【参考方案3】：

您计算的是页面大小，即内存中页表中页面的大小。由于我们使用 12 位作为偏移量，因此物理内存中的每一帧为 2^12=4096K。但是，页表中的每一页在内存中占用 2^12 个条目 x 2 字节 = 8K。

【参考方案4】：

好的，所以你有 16 位虚拟地址，让我们看看这是什么意思。这意味着你有 2**16 =65536 字节。

4 位页码，表示有 16 页，2^4=16 现在您将页面命名为 page1,page2...page16。

现在我们剩下 12 位，让我们看看 12 位可以代表多少个地址 2**12=4096 字节

65536 字节也可以通过将其分成 16 个页面来实现，每个页面包含 4096 个字节，即 4096*16=65536

【参考方案5】：

因为使用 12 位，我们可以寻址 2^12=4096 插槽。每个插槽代表一个地址，在字节可寻址存储器中大小为 1 个字节。因此总大小为4096*1=4096 bytes = 4KB.