虚拟地址长度大于有效地址长度的设计意义是什么？

核心误解澄清 #

你首先搞错了两个关键前提，才会觉得这个设计浪费：

• 这个80位VAddr是MMU内部转换的中间地址，不会在CPU外部总线传输，完全不存在浪费线路资源的问题
• ESID是进程私有地址空间的段标识，VSID是全局全系统唯一的段标识，二者不是一一对应的关系

设计的实际意义 #

1. 支撑多进程地址空间隔离，同时优化TLB性能 #

52位的VSID是全局唯一的，每个进程的同一段ESID可以映射到完全不同的VSID。你之前只算了单个进程最多用到2^{36个VSID，但是系统里可以同时运行最多2}16个进程，每个进程都可以用满自己的2^{36个ESID段，加起来刚好是2}52个全局VSID，刚好把VSID的空间用完，80位的VAddr刚好可以覆盖所有进程的总虚拟地址空间。
而且因为VSID全局唯一，TLB条目里直接存VSID即可，不需要额外存储进程PID。进程切换的时候完全不需要清空TLB，不同进程的TLB条目可以共存，命中判断时只需要比对VSID即可，大幅降低进程切换的开销。

2. 简化段级权限与共享内存实现 #

这种段映射机制可以在段层面直接配置读写执行权限，不需要每页单独配置，适合大段内存的权限管控。
如果需要实现多进程共享内存，只需要把不同进程的各自的ESID映射到同一个VSID即可，不需要修改页表，共享内存的配置效率非常高。

3. 兼容32位到64位的演进 #

这个设计是PowerPC架构从32位演进到64位时的扩展设计，32位模式下的段映射逻辑可以几乎无修改的适配到64位架构上，减少了架构升级的软件适配成本。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者rcplusplus