O perating s ystems t hree e asy p ieces

base register

contains the physical address of the starting location of the

page table. To find the location of the desired PTE, the hardware will thus

perform the following functions:

VPN

= (VirtualAddress & VPN_MASK) >> SHIFT

PTEAddr = PageTableBaseRegister + (VPN * sizeof(PTE))

In our example, VPN MASK would be set to 0x30 (hex 30, or binary

110000) which picks out the VPN bits from the full virtual address; SHIFT

is set to 4 (the number of bits in the offset), such that we move the VPN

bits down to form the correct integer virtual page number. For exam-

ple, with virtual address 21 (010101), and masking turns this value into

010000; the shift turns it into 01, or virtual page 1, as desired. We then use

this value as an index into the array of PTEs pointed to by the page table

base register.

Once this physical address is known, the hardware can fetch the PTE

from memory, extract the PFN, and concatenate it with the offset from

the virtual address to form the desired physical address. Specifically, you

can think of the PFN being left-shifted by SHIFT, and then logically OR’d

with the offset to form the final address as follows:

offset

= VirtualAddress & OFFSET_MASK

PhysAddr = (PFN << SHIFT) | offset

1

// Extract the VPN from the virtual address

2

VPN = (VirtualAddress & VPN_MASK) >> SHIFT

3

4

// Form the address of the page-table entry (PTE)

5

PTEAddr = PTBR + (VPN * sizeof(PTE))

6

7

// Fetch the PTE

8

PTE = AccessMemory(PTEAddr)

9

10

// Check if process can access the page

11

if (PTE.Valid == False)

12

RaiseException(SEGMENTATION_FAULT)

13

else if (CanAccess(PTE.ProtectBits) == False)

14

RaiseException(PROTECTION_FAULT)

15

else

16

// Access is OK: form physical address and fetch it

17

offset

= VirtualAddress & OFFSET_MASK

18

PhysAddr = (PTE.PFN << PFN_SHIFT) | offset

19

Register = AccessMemory(PhysAddr)

Figure 18.6: Accessing Memory With Paging

Finally, the hardware can fetch the desired data from memory and put

it into register eax. The program has now succeeded at loading a value

from memory!

c

 2014, A

RPACI

-D

USSEAU

T

HREE

E

ASY

P

IECES

---

176

P

AGING

: I

NTRODUCTION

A

SIDE

: D