x64架构为何要引入扩高地址（Canonical address）？

站长

      要理解的第一个概念是扩高地址。在设计 x86 的 64 位扩展时，AMD 没有将实际的虚拟地址空间扩展到完整的 64 位，而只是扩展到 48 位。（这样做主要是为了平衡扩展地址空间的好处与页表额外级别的成本：64位的虚拟地址空间将需要一个6级的分页表;48位为您提供256 TB的虚拟地址空间，远远超过最大的机器在未来许多年内所拥有的空间， 并且只需要 4 个级别的分页表。

      他们本可以让处理器忽略额外的16位地址空间，但聪明的程序员倾向于利用这些”飞地“来做一些事情，比如将额外的信息存储在虚拟地址的"未使用"部分。但是，如果处理器决定将地址空间扩展到更多位，这些聪明的技巧就会失算并产生问题。为了防止这种情况，他们对微处理器施加了限制：任何用作虚拟地址的64位值（例如，写入指令指针寄存器）必须采用扩高形式：也就是说，位48-63必须与位47相同。因此，有效的地址空间存在于两个不连续的 128 TB 块中。每当将 64 位值用作不适合这两个范围之一的虚拟地址时，处理器将引发一般保护异常GP。