
【计】 B-store; base address register; base register
在计算机体系结构和硬件设计中,基地址寄存器(Base Address Register, BAR) 是一种专用寄存器,用于存储内存或I/O空间中某个连续区域的起始地址(基地址)。它通常与界限寄存器(Limit Register) 配合使用,共同实现内存保护或地址映射功能。
地址定位
BAR 存储设备(如外设、内存块)在系统地址空间中的起始位置。CPU 或 DMA 控制器通过“基地址 + 偏移量”访问目标资源。
示例: PCI 设备的配置空间中包含多个 BAR,用于分配设备所需的内存或 I/O 地址范围。
内存保护与隔离
操作系统通过设置不同进程的 BAR 值,限定其可访问的物理地址范围,防止越权访问(如 Linux 内核中的内存管理单元 MMU 利用类似机制)。
动态地址重映射
在虚拟化环境中,Hypervisor 通过修改 BAR 实现物理地址到虚拟机虚拟地址的动态转换(如 Intel VT-d 技术中的重映射机制)。
PCI/PCIe 设备配置
每个 PCI 设备最多拥有 6 个 BAR,用于声明所需的内存或 I/O 空间大小及类型(32位/64位)。系统 BIOS 或 OS 在启动时为 BAR 分配实际基地址。
来源: PCI-SIG 官方标准文档(PCI Express Base Specification)。
嵌入式系统内存管理
微控制器(如 ARM Cortex-M)通过内存保护单元(MPU)的 BAR 定义内存区域权限(只读、禁止访问等)。
硬件虚拟化支持
I/O 内存管理单元(IOMMU)利用 BAR 重定向设备 DMA 请求,确保虚拟机隔离性(如 AMD-Vi 和 Intel VT-d)。
0
=内存空间,1
=I/O 空间)。David Patterson 与 John Hennessy 合著的 《Computer Organization and Design》(RISC-V 版)详细解释了寄存器在内存层次中的作用(Section 5.5)。
PCI-SIG 发布的 PCI Express Base Specification(Rev. 5.0)第 7.5.1 节明确定义 BAR 结构与编程接口。
ARMv8-A Architecture Reference Manual 中 “Memory Protection Unit” 章节描述 BAR 在安全域隔离中的应用(Chapter B3)。
中文 | 英文 |
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基地址寄存器 | Base Address Register (BAR) |
界限寄存器 | Limit Register |
地址重映射 | Address Remapping |
配置空间 | Configuration Space |
内存保护单元 | Memory Protection Unit (MPU) |
注:因搜索结果未提供可直接引用的在线资源链接,本文引用来源以权威技术规范与教材为主,确保内容符合 原则。实际应用中建议查阅厂商硬件手册(如 Intel/AMD 芯片组文档)获取具体实现细节。
基地址寄存器(Base Address Register)是计算机体系结构和内存管理中的关键概念,主要用于地址转换和内存保护。以下是详细解释:
基地址寄存器是一种专用硬件寄存器,存储内存段的起始地址。程序访问内存时,通过基地址寄存器中的基址与逻辑地址(偏移量)相加,得到物理地址。其核心公式为: $$ 物理地址 = 基地址 + 逻辑地址 $$
动态重定位
程序加载到内存时,操作系统为其分配动态的基地址,无需修改程序代码即可在内存中灵活移动(例如虚拟内存管理)。
内存保护
通常与界限寄存器(Limit Register)配合使用,确保逻辑地址不超过段的范围,防止越界访问。例如:
多任务支持
不同进程的基地址寄存器独立,实现内存空间隔离,保障多任务环境的安全性。
程序生成的逻辑地址本质是相对于基地址的偏移量。例如:
0x4000
,逻辑地址为0x0200
,则物理地址为0x4200
。若需进一步了解硬件实现细节(如x86架构的段寄存器),建议参考计算机组成原理或操作系统相关教材。
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