PSE36

PSE品牌处理器

PSE36是一款处理器。

产品介绍

Page Size Extension（PSE）技术的作用是在IA32架构中，实现大于传统的4KB的页面。这一技术在最初的Pentium处理器中被引入（注：386、486时代的机器就没有这项功能了），在这类处理器上，可以通过CPUID指令的返回结果，知道处理器是否支持PSE。

实现

PSE技术允许4MB的页面于传统的4KB物理页面共存。

在传统的IA32架构中，x86利用两级页表对物理内存进行管理，并实现线性地址到物理地址的映射。页目录中存储了1024个页表地址，而每个页表里又存储了1024个物理页面的首地址，CR3中存放了页目录的物理地址。而如果使用PSE技术的话（需要设置CR4中的第4位），页目录中的表项就拥有了一个新的标识（第7位，又称为PS位，Page Size），如果它的PS=1的话，这个页目录表项就指向了一个4MB的大物理页面，而不是象原来那样指向一个页表。同时，使用PSE技术的页目录项实际上只使用了传统IA32页目录结构中20个地址位的高10位（后面的32－10=22位在寻址的时候全部填0），所以，它指向的是一个4MB对齐的物理页面！

注意，要使用4MB的大页面，这里的前提是：

1）需要Pentium以上的CPU；

2） CR4中的PSE位（第4位）为1；

3）页目录项的PS位（第7位）为1。

PSE-36

PSE-36是继PSE技术后推出的扩展技术，在Pentium III处理器以后进入x86的历史。跟PSE一样，为了判断CPU是否支持PSE-36技术，操作系统也可以使用CPUID指令来进行。

我们知道，PSE技术能够在IA32的基础上，让x86机器管理4MB的物理页面，而且，就改动的规模来说，PSE技术仍然使用了IA32的页表到页目录的结构，这是因为无论采用PSE与否，机器仍然还是32位的。可是，如果把地址总线扩展到36位呢？

我们知道，IA32采用的是固定的页目录到页表的结构，页目录和页表的每个位几乎都有特定的含义。如果地址总线扩展增加了4位（成为36位），为了满足寻址（即使这个时候用户程序仍然使用32位的逻辑地址）和内存管理的需要，最直接的方法是对已有的两层地址映射结构进行扩展，成为3层结构（这种做法我们将在PAE中讲述）。可是，这样，操作系统必须作出比较大的修改，才能够对36位地址进行支持。有没有能够保留IA32两层地址映射，同时又能实现到36位物理地址（64GB）映射的方法呢？PSE-36就是为这一特殊需要而制定的。

我们知道，在传统IA32中，无论是页目录项还是页表项，都是用高20位来存储它所指向的页表或物理页面的物理地址的。而在使用PSE寻址4MB大页面的时候，页目录项只使用了其中的高10位来存储物理页面的地址，而在PSE-36中，则使用了高14位，这样，使用PSE-36的页目录项的寻址达到了14+22=36位，从而能够管理到64GB的物理地址空间。

传统IA32、采用PSE以及PSE-36技术的页目录项如下表所示：

我们发现，PSE-36技术的显著特点，在于虽然该技术能够使得4KB大小的物理页面和4MB的物理页面共存，但是，4KB的物理页面只能在4GB以下的内存中存在，而4GB以上的内存只能用4MB的大页面进行管理。

讨论

在Pentium时代，为了在x86中管理更多的内存，Intel将传统的IA32架构进行扩展，推出了PSE以及PSE-36技术，将物理页扩展到4MB。相比于传统的4KB的物理页面，这些技术虽然满足了应用的大内存需求，然而，4KB到4MB的跨度显得大了一点，页面大了，就容易导致内部碎片的问题，而导致内存的浪费。特别是PSE-36技术的使用，如果所有线性地址都成了36位，则系统内所有的物理页面都将是4MB，这样将导致非常大的内存浪费。

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