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c - 给定一个虚拟地址，输出给定地址的页码和偏移量

问题描述

我有这个代码，它返回页码和偏移量，给定一个虚拟地址。我需要帮助来理解这段代码是如何工作的。

pageNumber = (entry & PAGE_NUMBER) >> 12;

这条线尤其让我感到困惑。是什么PAGE NUMBER？为什么有一个 and 运算符？他们为什么要移动 12 个位置的位？

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define PAGE_NUMBER 0xFFFFF000
#define OFFSET 0x00000FFF

int 
main(int argc, char *argv[]) 
{
    int pageNumber, offset;
    unsigned int entry;
    entry = (unsigned int)atoi(argv[1]);

    if (argc != 2) {
        fprintf(stderr,"Please enter: ./assign4_1 followed by the virtual address in decimal\n");
        return -1;
    }

    printf("The address %d contains:\n",entry);

    //mask the page number 
    pageNumber = (entry & PAGE_NUMBER) >> 12;
    offset = entry & OFFSET;
    printf("page number = %d\n",pageNumber);
    printf("offset = %d\n",offset);

    return 0;
}

标签： c

解决方案

在没有虚拟内存的时代，在任何给定时间，只有一个程序可以跨越计算机上的整个主内存/RAM。如果计算机必须运行多个程序，则必须获取该运行程序的全部状态，将其保存到硬盘等辅助存储设备中，然后允许另一个程序运行，或者必须添加额外的硬件。这时候虚拟内存就派上用场了。

分页是一种从程序的角度抽象出内存管理的机制；因此，对于进程来说，它似乎正在使用整个地址空间，而操作系统的 MMU 将主内存划分为称为页面的固定大小的块，为程序创建整个虚拟地址空间并将它们划分也进入页面。只有需要的页面保存在主存储器中，其他页面写入辅助存储器。当程序引用内存中的地址时，它实际上是指来自该虚拟地址空间的地址，该地址通过页表查找转换为内存中的实际地址。这称为虚拟地址转换。

这不仅允许运行多个程序，还允许运行不适合您的物理地址空间的程序。虚拟地址包括：

  • 页码：标识地址所指的虚拟地址空间中的哪些页。
  • 页面偏移量：页面的低位，表示该位置距该页面有多少个位置。这些位在翻译过程中不会改变；它保持不变。在您的情况下，三个低位数字或 12 个字节用于页面偏移量。

0xFFFFF000是您的页码的位掩码。如果您AND使用任何地址对其进行逻辑处理，它将提取页码。同样，0x00000FFF是您的页面偏移量的位掩码。

`0xABCDEF12 && 0xFFFFF000 = 0xABCDE000`
`0xABCDEF12 && 0x00000FFF = 0x00000F12`

页偏移量已准备就绪，但页码必须右移 12 位才能更正位置。二进制右移 12 位相当于将十六进制数右移 3 位。

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