一级页表虚拟地址转换为物理地址示例

本文我们展示一个只有一级页表，虚拟地址转换为物理地址的示例。

其中VA为32比特（共4GB地址空间），每个页大小为1MB，所以一共4096个页表项。

每个页表项指向的都是1MB页表大小的页表项，其中会给出物理地址的高位比特（[31:20]）。

上图中的页表基地址Translation Table Base Address（TTBA）是由软件指定的。当MMU执行硬件页表转换时，需要根据页表的基地址和VA[31:20] index获取VA-PA映射关系，以页表粒度完成VA-PA的转换，例如1MB粒度，那么

VA[19:0]=PA[19:0]

上图中页表的基地址为0x12300000，每个页表项的大小为4Byte，VA为0x00100000，高12比特（0x001）作为页表的索引index。所以这个VA-PA需要使用到的页表项存储地址为

Base addr + 0x001 * 4 bytes = 0x12300004

最后，根据拿到的VA-PA映射关系就可以拿到PA了，具体的页表格式根据不同的实现而异。

上图是个示例的32比特页表格式，根据低2比特确定这个页表项的类型。

2`b00:invalid 页表，上报异常，由软件处理。

2`b10:指向的是物理地址。

2`b01:指向的是下一级页表的基地址。

假设低2比特为2’b10,那么这个页表项中的内容就是实际指向的物理地址。页表项中除了指定了物理地址，还包含了页的内存属性（访问权限、cache属性、buffer属性等等）。

简单来说就是指定了访问物理地址空间所需的全部信息。


审核编辑：刘清