页表放在主存中，那么页表基址寄存器中存放的页表基址是虚拟基址还是主存中页表实际基址？
在计算机系统中，内存管理是至关重要的一环，而页表则是实现虚拟内存技术的核心数据结构。当页表被放置在主存中时，一个关键的问题就浮现了：页表基址寄存器（Page Table Base Register, PTBR）究竟存储的是虚拟地址还是主存中页表实际的物理地址？
要深入理解这个问题，我们需要先回顾一下页式内存管理的基本原理。虚拟内存技术允许程序使用比实际物理内存更大的地址空间。CPU在执行指令时，会生成虚拟地址，这些虚拟地址需要被转换成物理地址才能访问主存。这个转换过程就是通过页表来完成的。
页表的工作原理
页表本质上是一个地址映射表，它将虚拟页号映射到物理页框号。每一页的虚拟地址都对应页表中的一个页表项（Page Table Entry, PTE）。这个页表项包含了将虚拟页映射到物理页框的关键信息，比如物理页框号、页的访问权限（读、写、执行）、是否已加载到内存等。
页表基址寄存器（PTBR）的角色
CPU在进行地址转换时，需要知道页表在主存中的位置。PTBR正是为此而设计的。它是一个特殊的CPU寄存器，其作用是指示当前正在执行的进程的页表在主存中的起始地址。
那么，PTBR中存放的是虚拟基址还是主存实际基址？
要回答这个问题，我们需要区分两个概念：
1. 虚拟地址空间: 这是程序看到的地址空间，是连续且独立的。每个进程都有自己独立的虚拟地址空间。
2. 物理地址空间: 这是实际的主存地址空间，所有进程共享。
答案是：页表基址寄存器（PTBR）中存放的是主存中页表实际的物理基址。
让我们来详细解释一下为什么：
地址转换的起点: CPU在产生一个虚拟地址后，首先需要通过页表进行查找。查找页表的第一步就是找到页表的入口，也就是页表在主存中的起始位置。如果PTBR存放的是虚拟地址，那么CPU还需要一个额外的机制来找到这个虚拟地址对应的物理地址，这就形成了无限递归的套娃局面——为了找页表的地址，又需要页表。这显然是不合理的。
PTBR的直接作用: PTBR的职责就是“指向”页表，它本身就是一个指针。这个指针必须能够直接指到内存中的某个位置，而这个位置必须是物理内存的有效地址。
操作系统管理: 操作系统负责为每个进程创建和管理页表。当一个进程被加载到内存中运行时，操作系统会找到该进程页表的实际物理地址，并将其写入到CPU的PTBR中。这样，CPU就可以直接利用这个物理基址开始进行页表查找了。
举个例子说明：
假设一个进程拥有一个虚拟地址空间，其中虚拟地址的范围是 `0x0000` 到 `0xFFFF`。这个虚拟地址空间被划分为若干个页，每个页的大小为 `4KB`。
页表就是将这些虚拟页映射到物理页框。例如，虚拟页号 `0`（对应的虚拟地址范围 `0x0000` `0x0FFF`）可能被映射到物理内存中的页框 `5`（对应的物理地址范围 `0x5000` `0x5FFF`）。
假设这个进程的页表被操作系统放置在了主存的物理地址 `0x3000` 的位置开始。那么：
CPU生成一个虚拟地址，例如 `0x0800`。
它需要知道页表的起始位置来查找。
PTBR中存储的就是 `0x3000` 这个物理地址。
CPU将虚拟地址 `0x0800` 中的虚拟页号提取出来（假设页大小为4KB，那么偏移量为12位，页号就是高位部分）。
它会用这个虚拟页号在以 `0x3000` 为基址的页表中查找对应的页表项。
页表项中包含了物理页框号，例如是 `5`。
最后，CPU将物理页框号 `5` 加上虚拟地址中的页内偏移量（`0x0800` 的低12位），得到最终的物理地址 `0x5800` (假设物理页框 `5` 的起始地址是 `0x5000`)。
总结
页表基址寄存器（PTBR）中存放的，无疑是当前正在执行的进程的页表在主存中的实际物理基址。这是因为CPU需要直接利用这个地址来查找页表，从而完成虚拟地址到物理地址的转换。操作系统负责在进程切换时，将新进程的页表物理基址加载到PTBR中。如果PTBR存放的是虚拟基址，那么地址转换的过程将无法进行，因为我们还没有得到页表的物理地址。
要深入理解这个问题，我们需要先回顾一下页式内存管理的基本原理。虚拟内存技术允许程序使用比实际物理内存更大的地址空间。CPU在执行指令时，会生成虚拟地址，这些虚拟地址需要被转换成物理地址才能访问主存。这个转换过程就是通过页表来完成的。
页表的工作原理
页表本质上是一个地址映射表，它将虚拟页号映射到物理页框号。每一页的虚拟地址都对应页表中的一个页表项（Page Table Entry, PTE）。这个页表项包含了将虚拟页映射到物理页框的关键信息，比如物理页框号、页的访问权限（读、写、执行）、是否已加载到内存等。
页表基址寄存器（PTBR）的角色
CPU在进行地址转换时，需要知道页表在主存中的位置。PTBR正是为此而设计的。它是一个特殊的CPU寄存器，其作用是指示当前正在执行的进程的页表在主存中的起始地址。
那么，PTBR中存放的是虚拟基址还是主存实际基址？
要回答这个问题，我们需要区分两个概念：
1. 虚拟地址空间: 这是程序看到的地址空间，是连续且独立的。每个进程都有自己独立的虚拟地址空间。
2. 物理地址空间: 这是实际的主存地址空间，所有进程共享。
答案是：页表基址寄存器（PTBR）中存放的是主存中页表实际的物理基址。
让我们来详细解释一下为什么：
地址转换的起点: CPU在产生一个虚拟地址后，首先需要通过页表进行查找。查找页表的第一步就是找到页表的入口，也就是页表在主存中的起始位置。如果PTBR存放的是虚拟地址，那么CPU还需要一个额外的机制来找到这个虚拟地址对应的物理地址，这就形成了无限递归的套娃局面——为了找页表的地址，又需要页表。这显然是不合理的。
PTBR的直接作用: PTBR的职责就是“指向”页表，它本身就是一个指针。这个指针必须能够直接指到内存中的某个位置，而这个位置必须是物理内存的有效地址。
操作系统管理: 操作系统负责为每个进程创建和管理页表。当一个进程被加载到内存中运行时，操作系统会找到该进程页表的实际物理地址，并将其写入到CPU的PTBR中。这样，CPU就可以直接利用这个物理基址开始进行页表查找了。
举个例子说明：
假设一个进程拥有一个虚拟地址空间，其中虚拟地址的范围是 `0x0000` 到 `0xFFFF`。这个虚拟地址空间被划分为若干个页，每个页的大小为 `4KB`。
页表就是将这些虚拟页映射到物理页框。例如，虚拟页号 `0`（对应的虚拟地址范围 `0x0000` `0x0FFF`）可能被映射到物理内存中的页框 `5`（对应的物理地址范围 `0x5000` `0x5FFF`）。
假设这个进程的页表被操作系统放置在了主存的物理地址 `0x3000` 的位置开始。那么：
CPU生成一个虚拟地址，例如 `0x0800`。
它需要知道页表的起始位置来查找。
PTBR中存储的就是 `0x3000` 这个物理地址。
CPU将虚拟地址 `0x0800` 中的虚拟页号提取出来（假设页大小为4KB，那么偏移量为12位，页号就是高位部分）。
它会用这个虚拟页号在以 `0x3000` 为基址的页表中查找对应的页表项。
页表项中包含了物理页框号，例如是 `5`。
最后，CPU将物理页框号 `5` 加上虚拟地址中的页内偏移量（`0x0800` 的低12位），得到最终的物理地址 `0x5800` (假设物理页框 `5` 的起始地址是 `0x5000`)。
总结
页表基址寄存器（PTBR）中存放的，无疑是当前正在执行的进程的页表在主存中的实际物理基址。这是因为CPU需要直接利用这个地址来查找页表，从而完成虚拟地址到物理地址的转换。操作系统负责在进程切换时，将新进程的页表物理基址加载到PTBR中。如果PTBR存放的是虚拟基址，那么地址转换的过程将无法进行，因为我们还没有得到页表的物理地址。
网友意见
物理地址，这种问题最好看手册。
<Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual Volume 3 (3A, 3B & 3C): System Programming Guide>
4.2 HIERARCHICAL PAGING STRUCTURES: AN OVERVIEW
The first paging structure used for any translation is located at the physical address in CR3.
因为这玩意就是用来翻译虚地址的，写一个虚地址进去的话，自己怎么翻译自己？
一种流行的设计就是把CR3对应的地址映射成一个一模一样的虚地址出来，这样方便维护，貌似32位的Windows和Linux都是这样设计的。64位系统比较复杂，因为64位系统中，CR3的高位是reserved状态，必须是0，所以不一定会映射一个同样的虚地址。具体映射成啥样，要看操作系统的设计了。我见过有ffffffff811ee000->CR3: 00000000011ee000这种映射的。
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