Пересчет физических адресов в логические

Изучаю курс про операционные системы, где в первую неделю уже пишут ядро. Непонятен механизм преобразования физических адресов в логические. В курсе загрузчик ядра писали на ассемблере - это очень простой язык для написания загрузчиков, но я захотел сделать то же самое на си, чтобы разобраться с адресацией.

В загрузчике есть код, который пишет в видеобуфер:

Код (Text):

1.  
2.     /* Set videobuffer as destination address for memcpy */
3.     movw $0xB800, %ax
4.     movw %ax, %es        /* es register points to video buffer */
5.     movw $data, %si
6.     movw $0, %di
7.     movw $size, %cx
8.     call memcpy

Запись производится в видеобуфер по физическому адресу 0xB8000. Используя фомулу перевода физического адреса в логический [math]addr = (SEG \cdot 16 + offset) mod {2}^{20}[/math], можно нормализовать адрес видеобуфера: в регистре ES будет адрес 0xB800, так что если мы умножим его на 16, используя приведенную формулу, то получим исходный адрес 0xB8000.

Далее, в коде ядра, написанного на си, мне непонятен пересчет адресов:

Код (Text):

1. #ifndef __MEMORY_H__
2. #define __MEMORY_H__
3.  
4. /* Higher 2 GB of 64 bit logical address space start from this address */
5. #define VIRTUAL_BASE    0xffffffff80000000
6.  
7. /* First address after "canonical hole", beginning of the middle mapping. */
8. #define HIGHER_BASE    0xffff800000000000
9.  
10. /* Kernel 64 bit code and data segment selectors. */
11. #define KERNEL_CS    0x08
12. #define KERNEL_DS    0x10
13.  
14. #define PAGE_BITS    12
15. #define PAGE_SIZE    (1 << PAGE_BITS)
16. #define PAGE_MASK    (PAGE_SIZE - 1)
17.  
18.  
19. #ifndef __ASM_FILE__
20.  
21. #include <stdint.h>
22.  
23.  
24. #define VA(x) ((void *)((uintptr_t)x + HIGHER_BASE))
25. #define PA(x) ((uintptr_t)x - HIGHER_BASE);
26.  
27. static inline void *va(uintptr_t phys)
28. { return VA(phys); }
29.  
30. static inline uintptr_t pa(const void *virt)
31. { return PA(virt); }
32.  
33. #endif /*__ASM_FILE__*/
34.  
35. #endif /*__MEMORY_H__*/

Код (Text):

1. #include <stddef.h>
2. #include <memory.h>
3. #include <vga.h>
4.  
5.  
6. static char * const VBUF = VA(0xB8000);
7. static const int ROWS = 25;
8. static const int COLS = 80;
9. static const int ATTR = 15;
10.  
11.  
12. static char *__vga_at(int r, int c)
13. {
14.     return VBUF + (r * COLS * 2 + c);
15. }
16.  
17. static void vga_set(int r, int c, char x)
18. {
19.     *__vga_at(r, 2 * c) = x;
20.     *__vga_at(r, 2 * c + 1) = ATTR;
21. }
22.  
23. static char vga_get(int r, int c)
24. {
25.     return *__vga_at(r, 2 * c);
26. }
27.  
28. static void scroll(void)
29. {
30.     for (int r = 1; r != ROWS; ++r)
31.         for (int c = 0; c != COLS; ++c)
32.             vga_set(r - 1, c, vga_get(r, c));
33. }
34.  
35. static void putchar(char x)
36. {
37.     static int r = 0;
38.     static int c = 0;
39.  
40.     if (x == '\n') {
41.         for (; c != COLS; ++c)
42.             vga_set(r, c, ' ');
43.         c = 0;
44.         ++r;
45.     } else {
46.         vga_set(r, c, x);
47.         if (++c == COLS) {
48.             c = 0;
49.             ++r;
50.         }
51.     }
52.  
53.     if (r == ROWS) {
54.         scroll();
55.         --r;
56.     }
57. }
58.  
59. void vga_write(const char *data, size_t size)
60. {
61.     for (size_t i = 0; i != size; ++i)
62.         putchar(data[i]);
63. }
64.  
65. void vga_clr(void)
66. {
67.     for (int r = 0; r != ROWS; ++r)
68.         for (int c = 0; c != COLS; ++c)
69.             vga_set(r, c, ' ');
70. }

Для чего используется строка

Код (Text):

1. static char * const VBUF = VA(0xB8000);

?

А VA определен, как можно видеть, макросом

Код (Text):

1. #define VA(x) ((void *)((uintptr_t)x + HIGHER_BASE))

, где #define HIGHER_BASE 0xffff800000000000

Что это за магия? Почему, если записать по адресу 0xffff800000000000 + 0xB8000, мы попадем в видеобуфер по его физическому адресу?

 

От себя добавлю, что ваша ассемблерная цитата относится к реальному режиму работы процессора, а сишная - к защищенному. Трансляция адресов памяти в этих режимах совершенно различна и ничего общего между собой не имеет.