From: zhaoyanbai <zhaoyanbai@126.com>
Date: Thu, 1 Oct 2026 04:17:35 +0000 (+0800)
Subject: 内核地址空间的页表项开启GLOBAL比特位
X-Git-Url: http://repos.zhaoyanbai.com/?a=commitdiff_plain;h=7fd745178cdf385d9559f0c5235bcad0ec008ace;p=kernel.git

内核地址空间的页表项开启GLOBAL比特位
---

diff --git a/drivers/vga.c b/drivers/vga.c
index b8697b6..bd66bad 100644
--- a/drivers/vga.c
+++ b/drivers/vga.c
@@ -11,6 +11,7 @@
 #include <vga.h>
 #include <io.h>
 #include <irq.h>
+#include <page.h>
 
 static uint16_t* vga_vram_base_vaddr = (uint16_t*)pa2va(vga_vram_base_paddr);
 
diff --git a/include/page.h b/include/page.h
index 22e56bc..c2eb14e 100644
--- a/include/page.h
+++ b/include/page.h
@@ -18,23 +18,25 @@
 #define _PAGE_H
 
 #include <kdef.h>
+#include <processor.h>
 
 /*
 
-| CR0的PG | CR4的PAE | CR4的PSE | PDE的PS | 页面规模 | 物理地址规模 |
-| ------- | -------- | -------- | ------- | -------- | ------------ |
-| 0       | ×       | ×       | ×      | ―      | 禁止分页 |
-| 1       | 0        | 0        | ×      | 4KB      | 32位        |
-| 1       | 0        | 1        | 0       | 4KB      | 32位        |
-| 1       | 0        | 1        | 1       | 4MB      | 32位        |
-| 1       | 1        | ×       | 0       | 4KB      | 36位        |
-| 1       | 1        | ×       | 1       | 2MB      | 36位        |
+| CR0.PG  | CR4.PAE  | CR4.PSE  | PDE.PS  | PAGE SIZE | 物理地址规模 |
+| ------- | -------- | -------- | ------- | --------- | ---------- |
+| 0       | ×        | ×        | ×       | ―         | disabled   |
+| 1       | 0        | 0        | ×       | 4KB       | 32bit      |
+| 1       | 0        | 1        | 0       | 4KB       | 32bit      |
+| 1       | 0        | 1        | 1       | 4MB       | 32bit      |
+| 1       | 1        | ×        | 0       | 4KB       | 36bit      |
+| 1       | 1        | ×        | 1       | 2MB       | 36bit      |
 
 */
 
-#define PAGE_P 0x1   // 在内存中
-#define PAGE_WR 0x2  // 表示可读写
-#define PAGE_US 0x4  // 用户级
+#define PAGE_P 0x001   // 在内存中
+#define PAGE_WR 0x002  // 表示可读写
+#define PAGE_US 0x004  // 用户级
+#define PAGE_G 0x100 // 全局页表项
 
 #define PAGE_SHIFT (12)
 #define PAGE_SIZE (1UL << PAGE_SHIFT)
@@ -44,12 +46,39 @@
 #define PAGE_PDE_CNT 1024
 #define PAGE_PTE_CNT 1024
 
-// P：  有效位。0 表示当前表项无效。
-// R/W: 0 表示只读。1表示可读写。
-// U/S: 0 表示只能0、1、2特权级可访问。3 表示只有特权级程序可访问
-// A:   0 表示该页未被访问，1表示已被访问。
-// D:   脏位。0表示该页未写过，1表示该页被写过
-// PS:  只存在于页目录表。在CR4中的PSE打开的情况下，0表示这是4KB页，指向一个页表。1表示这是4MB大页，直接指向物理页。
+// P：  有效位
+//      0 表示当前表项无效，访问该虚拟地址直接#PF缺页异常，CPU不翻译，也不看其它位，此时余下31位CPU完全不管，内核可以随便用。
+//      修改必须刷对应TLB
+// R/W: 0 表示只读写就#PF; 1表示可读写。PDE和PTE要同时看，逻辑与。比如PDE.RW=0 && PTE.RW=1 最终还是只读。
+//      另外还需要注意CR0.WP，如果CR0.WP=0(默认)，那么只限制用户态，内核写只读页也不缺页; CR0.WP=1，那么内核写只读页也#PF。
+// U/S: 0 表示只能0、1、2特权级可访问; 3 表示只有特权级程序可访问。
+//      同样是PDE与PTE按逻辑与。
+// PWT: 0 表示写进缓存，迟早刷回内存; 1 表示写缓存同时写内存，慢但内存总是新的。
+//      普通内存映射一般PWT=0,对页表自身、设备内存特殊映射才考虑设置为1。
+//      CR0.CD=1时这个位被忽略。
+// PCD: 0 表示可以进cache; 1表示这一页不进CPU cache。
+//      映射设备寄存器、MMIO、帧缓冲时用。普通RAM页不要开，开了性能会崩。
+//      CR0.CD=1时这个位也被忽略。
+// A:   0 表示该页未被访问; 1表示已被访问。
+//      改此位从1清0时，如果P=1，建议顺手刷TLB，避免硬件状态不一致。
+// D:   脏位。0表示该页未写过; 1表示该页被写过。只有PTE用这位，PDE这个位忽略或保留。
+//      用于换出页面时判断要不要写回磁盘。D=0的页换出可直接丢弃，磁盘上已经有相同内容; D=1才需要写回。
+//      清D位也要刷新TLB。
+// PS:  PAGE SIZE. 只存在于页目录表项。在CR4中的PSE打开的情况下，0表示这是4KB页，指向一个页表。1表示这是4MB大页，直接指向物理页。
+// PAT: PAGE ATTRIBUTE TABLE. 只存在于页表项。 Pentium III后引入的机制。
+// G:   GLOBAL 全局位
+//      4K分页下PDE.G被忽略，如果用4MB大页映射内核空间，PDE.G有效
+//      内核空间映射在所有进程页表里都一样，设为全局，切换进程不刷新这些TLB项，减少内核映射的TLB miss。
+//      用户页不能随便设G，会跨进程泄露TLB翻译。改G相关属性也需要注意TLB一致性。
+// AVL: 内核可用
+//      常见用法:
+//          1. COW标记（软件位，不是硬件COW）
+//          2. 页类型标记: 匿名页、文件页、设备页、共享页
+//          3. 写时复制里记录"这是共享只读页"
+//          4. 页面锁标记，禁止换出
+
+
+// x
 
 // |<------ 31~12------>|<------ 11~0 --------->| 比特
 //                      |b a 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0|
@@ -123,15 +152,9 @@ typedef unsigned long pte_t;
 
 #define MAX_ORDER (11)
 
-#define set_cr3(cr3) asm volatile("movl %0, %%cr3" ::"r"(cr3))
-static inline unsigned long get_cr3() {
-    unsigned long cr3;
-    asm volatile("movl %%cr3, %0" : "=r"(cr3));
-    return cr3;
-}
 
 static inline pde_t* get_pgd() {
-    return (pde_t*)pa2va((get_cr3() & PAGE_MASK));
+    return (pde_t*)pa2va((read_cr3() & PAGE_MASK));
 }
 
 enum page_flags {
diff --git a/include/processor.h b/include/processor.h
index 1aefc19..8ce6618 100644
--- a/include/processor.h
+++ b/include/processor.h
@@ -221,4 +221,10 @@ extern tss_t tss;
 #define CR4_OSXMMEEXCPT (1 << 10)  // R/W  Operating System Unmasked Exception Support
 #define CR4_OSXSAVE (1 << 18)      // R/W XSAVE and Processor Extended States Enable Bit
 
+
+uint32_t read_cr3();
+uint32_t read_cr4();
+void write_cr3(uint32_t cr3);
+void write_cr4(uint32_t cr4);
+
 #endif  //_DESCRIPTOR_H
diff --git a/include/system.h b/include/system.h
index fb6a900..1cd8597 100644
--- a/include/system.h
+++ b/include/system.h
@@ -18,7 +18,6 @@
 #define _SYSTEM_H
 
 #include <assert.h>
-#include <page.h>
 #include <kdef.h>
 
 #define PT_REGS_EBX 0
diff --git a/kernel/sched.c b/kernel/sched.c
index bb26559..2ef444a 100644
--- a/kernel/sched.c
+++ b/kernel/sched.c
@@ -39,7 +39,7 @@ pid_t get_next_pid() {
 }
 
 void load_cr3(task_t* tsk) {
-    set_cr3(tsk->cr3);
+    write_cr3(tsk->cr3);
 }
 
 extern pde_t __initdata init_pgd[PDECNT_PER_PAGE] __attribute__((__aligned__(PAGE_SIZE)));
@@ -220,7 +220,7 @@ task_t* alloc_task_t() {
 }
 
 void switch_to() {
-    set_cr3(current->cr3);
+    write_cr3(current->cr3);
     tss.esp0 = current->esp0;
 }
 
diff --git a/kernel/setup.c b/kernel/setup.c
index ae30418..4b062ff 100644
--- a/kernel/setup.c
+++ b/kernel/setup.c
@@ -161,4 +161,8 @@ void setup_kernel() {
 
     void dump_fixmap();
     dump_fixmap();
+
+    uint32_t read_cr4();
+    uint32_t cr4 = read_cr4();
+    printk("CR4: %08x\n", cr4);
 }
diff --git a/kernel/system.c b/kernel/system.c
index 0b3ca1e..d4121b5 100644
--- a/kernel/system.c
+++ b/kernel/system.c
@@ -214,6 +214,26 @@ void set_tss() {
     asm("ltr %%ax" ::"a"((INDEX_TSS << 3) + 3));
 }
 
+uint32_t read_cr3() {
+    uint32_t cr3 = 0;
+    asm volatile("movl %%cr3, %0" : "=r"(cr3));
+    return cr3;
+}
+
+void write_cr3(uint32_t cr3) {
+    asm volatile("movl %0, %%cr3" ::"r"(cr3));
+}
+
+uint32_t read_cr4() {
+    uint32_t cr4 = 0;
+    asm volatile("movl %%cr4, %0" : "=r"(cr4));
+    return cr4;
+}
+
+void write_cr4(uint32_t cr4) {
+    asm volatile("movl %0, %%cr4" ::"r"(cr4));
+}
+
 int sysc_reboot(int mode) {
     void do_reboot();
     void do_poweroff();
diff --git a/kernel/task_init.c b/kernel/task_init.c
index f5661c7..e71eaa8 100644
--- a/kernel/task_init.c
+++ b/kernel/task_init.c
@@ -226,7 +226,7 @@ void init_task_entry() {
 
     printk("RING3 ENTRY %x page %x pgd inx %u pt inx %u\n", mod_start, text_at, pgd_index, pt_index);
 
-    set_cr3(current->cr3);
+    write_cr3(current->cr3);
 
     asm("sysexit;" ::"d"(mod_start), "c"(mod_start + PAGE_SIZE - 4));
 #endif
diff --git a/mm/mm.c b/mm/mm.c
index 999e433..8e9d74b 100644
--- a/mm/mm.c
+++ b/mm/mm.c
@@ -47,6 +47,11 @@ void init_paging() {
     pte_t* pg_table = 0;
     void* alloc_from_bootmem(unsigned long size, char* title);
 
+    // 打开CR4的 PAGE GLOBAL 功能
+    uint32_t cr4 = read_cr4();
+    cr4 |= CR4_PGE;
+    write_cr4(cr4);
+
     // 在multiboot.S是已经初始化了BOOT_INIT_PAGETBL_CNT个页
     // 这里接着初始化剩余的页
     // 最大限制内存1G
@@ -64,7 +69,7 @@ void init_paging() {
             init_pgd[get_npde(page_addr)] = (pde_t)((unsigned long)(pg_table) | PAGE_P | PAGE_WR);
         }
 
-        pg_table[npte] = (pte_t)(page_addr | PAGE_P | PAGE_WR);
+        pg_table[npte] = (pte_t)(page_addr | PAGE_P | PAGE_WR | PAGE_G);
     }
 
     // paging for kernel space
@@ -124,7 +129,7 @@ void init_paging() {
         }
     }
 
-    set_cr3(va2pa(init_pgd));
+    write_cr3(va2pa(init_pgd));
 
     // 测试显存
     for (int i = 0; i < system.x_resolution * (system.y_resolution - 32); i++) {