關於內存地址和顯存地址？

01-06

原來的8086cpu設計的時候，地址空間有一塊區域(640K-1M)之間，有一塊作為顯存使用，可現在的顯存動不動就2G了，分配給顯存的地址段是不是和8086已經不一樣了？如果是這樣，那現在的cpu地址分配是如何做到和8086兼容的（比如在8086上直接操作顯卡的彙編代碼在現在的機器上也能執行）

反對前面的回答，000B8000這塊內存在保護模式下也是能用的，只不過你們不知道怎麼用。

首先，題主要先明白物理地址和虛擬地址的概念。

wiki應該是打不開，給題主個百度的鏈接：

物理地址_百度百科

原來的8086cpu設計的時候，地址空間有一塊區域(640K-1M)之間，有一塊作為顯存使用

這裡你說的預留的地址，是指物理地址，這一段地址的準確範圍是000A0000-000BFFFF，不管是32位還是64位CPU，這一段物理內存地址一直都保留給顯存使用，不區分32位還是64位，也不區分保護模式還是實模式。

以下是我電腦上的截圖（系統環境為Win7 64位，CPU是i7 4770K）：

可見這一段內存至今仍然是留給顯卡使用的。

那麼現在為什麼不能直接用這段內存了？

因為現在的軟體都運行在保護模式下，訪問的地址都是虛擬地址，而並非物理地址，包括你使用cmd命令打開的環境，都是虛擬地址，雖然32位XP里能用debug命令向000B8000上寫數據並能顯示在cmd的界面里，但本質上，這都是虛擬出來的。

如果要想用這段顯存怎麼辦？

自己寫一個簡易的操作系統，不啟動顯卡的各種圖形加速功能，CPU進入保護模式後在GDT里映射一個4G的數據段，與物理地址一致，那麼向000B8000上寫數據，就會像過去DOS一樣顯示在屏幕上，所以保護模式下也可以訪問這一段內存。所以，保護模式下，也可以用它。

顯卡那麼多顯存是怎麼映射的？
再看截圖：

有很多內存地址被映射給顯存了，就是通過這種映射關係，把一些物理地址留給顯存，使得CPU能像訪問內存一樣訪問顯存資源。

當然，實際情況是，2G顯存未必完全映射，而是只映射一部分地址，顯卡有一些開放的寄存器能夠控制哪部分顯存映射過來，這樣就能使得CPU在使用比較少的物理地址範圍的情況下，訪問全部的顯存。

還有一個很有意思的事情：在虛擬機里，找到映射的高地址部分的第一塊內存區域，寫一個能直接訪問物理地址的程序（比如一個驅動），去讀這一塊內存，然後寫到文件里，再用屏幕截圖，也寫到文件里，會發現截圖的內容和顯存里讀出來的內容基本上是一樣的。

PCIe顯卡內部的存儲RAM和CPU的RAM並不在一個定址域內。有些顯卡會在pci的BAR內可以map出來。VGA mode的顯卡A段和B段也是在設置了VGA 特性後反向地址解碼而來。

pci的基礎知識見我的專欄

那一段地址空間是A0000-BFFFF，現在的X86主機仍然把這一段地址空間分配給顯卡，設備管理器-顯示適配器-資源分配裡面可以看得到，這個是傳統VGA地址空間。

早就不兼容了，那隻能用於實模式的dos程序。

現在的系統已經跑不了實模式程序了

現在顯卡地址是物理地址，就是跟普通硬體驅動沒啥區別，這個地址一般不會給應用進程可見。至於之前的地址，在bios啟動的時候還是有效的，在沒有進入保護模式之前。進入保護模式之後就看操作系統映射了。cmd是虛擬86模式，操作系統可以把這個物理地址直接映射為虛擬地址，也可以用異常模擬。不是全屏的時候，會使用異常。比如訪問640k一個4位元組，就會觸發訪問異常(設置訪問許可權不可訪問即可)，然後根據異常指令，來模擬顯示，用圖形顯示驅動來完成以前dos程序的兼容。

至於定址空間，32位的只有4g，進程的用戶空間一般2g或者3g，操作系統，驅動程序需要1-2g。那麼如何分配這麼大的顯存呢？顯卡驅動在映射內存的時候，可以多次映射，每個線程都有一個映射表，也可以搞多個線程，或者一個線程裡面重新載入映射。比如顯卡是2g，分配的定址空間可能就500m，那麼要4次映射才能完整讀寫2g顯卡。因此32位系統也是可以支持4g顯存的。有的32位系統物理定址是48位的，那麼超過4g內存也是支持。

對於現在大部分64位機器跟操作系統來說，這個映射就更加方便了，虛擬地址空間足夠用了。

以上內容全部來自實踐，大學的時候就寫過一個操作系統內核，包括顯卡驅動。當初費了很大的勁才搞出圖形功能。

這個framebuffer應該只和顯示（display）有關，純2D領域的問題。

顯示（display）有幾套方案，對應幾套寄存器。

從軟體工程師角度理解：最古老的是VGA模式，再接著是VESA模式。在這個層面，是沒有3D的。再接著就是現代的帶MMU模式，此時的所謂的framebuffer，個人理解是沿用傳統的概念，但只是從顯存里划出的一部分專門用於最終顯示(display)的內存，一般這塊內存已經不是bios初始化時劃定的那塊0xbffff物理內存了，剩餘的大量空間，一塊用於mmu本身的配置，另一塊就是可以使用的顯存，用於存放texture，GPU指令等數據，這個一般都是3D來用，暫且不表。

系統啟動的顯示，一般有2個階段，多則3個階段。分別是

1. bios初始化的vga模式（實模式）

2. VESA模式或增強的fb模式（保護模式）

3.自帶MMU的顯示驅動接管後的fb模式（保護模式）

這個是歷史遺留下來的，確切說是bios為了提供vesa兼容模式給弄的。在沒有bios的板子上，這個地址自然和圖形沒任何關係。