什么是邏輯地址和物理地址
什么是邏輯地址和物理地址
有網(wǎng)友問(wèn)到小編：什么是邏輯地址和物理地址?怎么轉(zhuǎn)換?針對(duì)此問(wèn)題，學(xué)習(xí)啦小編為大家分享了具體的操作方法，希望對(duì)你有幫助！
什么是邏輯地址
是指由程式產(chǎn)生的和段相關(guān)的偏移地址部分。例如，你在進(jìn)行C語(yǔ)言指針編程中，能讀取指針變量本身值(&操作)，實(shí)際上這個(gè)值就是邏輯地址，他是相對(duì)于你當(dāng)前進(jìn)程數(shù)據(jù)段的地址，不和絕對(duì)物理地址相干。只有在Intel實(shí)模式下，邏輯地址才和物理地址相等(因?yàn)閷?shí)模式?jīng)]有分段或分頁(yè)機(jī)制,Cpu不進(jìn)行自動(dòng)地址轉(zhuǎn)換);邏輯也就是在Intel保護(hù)模式下程式執(zhí)行代碼段限長(zhǎng)內(nèi)的偏移地址(假定代碼段、數(shù)據(jù)段如果完全相同)。應(yīng)用程式員僅需和邏輯地址打交道，而分段和分頁(yè)機(jī)制對(duì)你來(lái)說(shuō)是完全透明的，僅由系統(tǒng)編程人員涉及。應(yīng)用程式員雖然自己能直接操作內(nèi)存，那也只能在操作系統(tǒng)給你分配的內(nèi)存段操作。
什么是物理地址
用于內(nèi)存芯片級(jí)的單元尋址，與處理器和CPU連接的地址總線(xiàn)相對(duì)應(yīng)。 ——這個(gè)概念應(yīng)該是這幾個(gè)概念中最好理解的一個(gè)，但是值得一提的是，雖然可以直接把物理地址理解成插在機(jī)器上那根內(nèi)存本身，把內(nèi)存看成一個(gè)從0字節(jié)一直到最大空量逐字節(jié)的編號(hào)的大數(shù)組，然后把這個(gè)數(shù)組叫做物理地址，但是事實(shí)上，這只是一個(gè)硬件提供給軟件的抽像，內(nèi)存的尋址方式并不是這樣。所以，說(shuō)它是“與地址總線(xiàn)相對(duì)應(yīng)”，是更貼切一些，不過(guò)拋開(kāi)對(duì)物理內(nèi)存尋址方式的考慮，直接把物理地址與物理的內(nèi)存一一對(duì)應(yīng)，也是可以接受的。也許錯(cuò)誤的理解更利于形而上的抽像。 虛擬內(nèi)存(virtual memory) 這是對(duì)整個(gè)內(nèi)存(不要與機(jī)器上插那條對(duì)上號(hào))的抽像描述。它是相對(duì)于物理內(nèi)存來(lái)講的，可以直接理解成“不直實(shí)的”，“假的”內(nèi)存，例如，一個(gè)0x08000000內(nèi)存地址，它并不對(duì)就物理地址上那個(gè)大數(shù)組中0x08000000 - 1那個(gè)地址元素;之所以是這樣，是因?yàn)楝F(xiàn)代操作系統(tǒng)都提供了一種內(nèi)存管理的抽像，即虛擬內(nèi)存(virtual memory)。進(jìn)程使用虛擬內(nèi)存中的地址，由操作系統(tǒng)協(xié)助相關(guān)硬件，把它“轉(zhuǎn)換”成真正的物理地址。這個(gè)“轉(zhuǎn)換”，是所有問(wèn)題討論的關(guān)鍵。有了這樣的抽像，一個(gè)程序，就可以使用比真實(shí)物理地址大得多的地址空間。(拆東墻，補(bǔ)西墻，銀行也是這樣子做的)，甚至多個(gè)進(jìn)程可以使用相同的地址。不奇怪，因?yàn)檗D(zhuǎn)換后的物理地址并非相同的。 ——可以把連接后的程序反編譯看一下，發(fā)現(xiàn)連接器已經(jīng)為程序分配了一個(gè)地址，例如，要調(diào)用某個(gè)函數(shù)A，代碼不是call A，而是call 0x0811111111 ，也就是說(shuō)，函數(shù)A的地址已經(jīng)被定下來(lái)了。沒(méi)有這樣的“轉(zhuǎn)換”，沒(méi)有虛擬地址的概念，這樣做是根本行不通的。打住了，這個(gè)問(wèn)題再說(shuō)下去，就收不住了。邏輯地址(logical address) Intel為了兼容，將遠(yuǎn)古時(shí)代的段式內(nèi)存管理方式保留了下來(lái)。邏輯地址指的是機(jī)器語(yǔ)言指令中，用來(lái)指定一個(gè)操作數(shù)或者是一條指令的地址。以上例，我們說(shuō)的連接器為A分配的0x08111111這個(gè)地址就是邏輯地址。 ——不過(guò)不好意思，這樣說(shuō)，好像又違背了Intel中段式管理中，對(duì)邏輯地址要求，“一個(gè)邏輯地址，是由一個(gè)段標(biāo)識(shí)符加上一個(gè)指定段內(nèi)相對(duì)地址的偏移量，表示為 [段標(biāo)識(shí)符：段內(nèi)偏移量]，也就是說(shuō)，上例中那個(gè)0x08111111，應(yīng)該表示為[A的代碼段標(biāo)識(shí)符: 0x08111111]，這樣，才完整一些” 線(xiàn)性地址(linear address)或也叫虛擬地址(virtual address) 跟邏輯地址類(lèi)似，它也是一個(gè)不真實(shí)的地址，如果邏輯地址是對(duì)應(yīng)的硬件平臺(tái)段式管理轉(zhuǎn)換前地址的話(huà)，那么線(xiàn)性地址則對(duì)應(yīng)了硬件頁(yè)式內(nèi)存的轉(zhuǎn)換前地址。
邏輯地址和物理地址拓展知識(shí)
存儲(chǔ)器中每一個(gè)單元的地址可以用兩種方法表示：
1.邏輯地址：其表達(dá)形式為“段地址：段內(nèi)偏移地址”。
2.物理地址：CPU與存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)在地址總線(xiàn)上
提供的20位地址信息稱(chēng)為物理地址。
物理地址=段地址×10H+段內(nèi)偏移量
CPU一次處理的數(shù)據(jù)是16位，地址總線(xiàn)實(shí)際上代表CPU的尋址能力,地址線(xiàn)為20條那么CPU實(shí)際的尋址能力就是2的20次方就是1M。實(shí)際的物理地址是這樣形成的：
段地址*10H+偏移地址，偏移地址用IP指向，IP是16位的。
例如段地址是1234H，偏移地址是4321H
那么實(shí)際的物理地址怎么算呢：1234H*10H+4321H=12340H+4321H=16661H
實(shí)際上可以這么來(lái)理解，就是段地址左移一位后加上偏移地址就得出實(shí)際的物理地址。
這里邏輯地址和物理地址的關(guān)系又可以用一個(gè)比喻來(lái)說(shuō)明：
比如你的學(xué)號(hào)是0102，這是你的真實(shí)地址亦即物理地址，那么又假如01表示你的班級(jí)名稱(chēng)，02表示你相對(duì)整個(gè)班級(jí)的位置，這就是邏輯地址，道理是一樣的，只不過(guò)在實(shí)際由邏輯地址合成物理地址的時(shí)候需要將物理地址左移一位，再加上偏移地址。
邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換方法
以一個(gè)例子的形式講解邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換：
某虛擬存儲(chǔ)器的用戶(hù)編程空間共32個(gè)頁(yè)面，每頁(yè)為1KB，內(nèi)存為16KB。假定某時(shí)刻一用戶(hù)頁(yè)表中已調(diào)入內(nèi)存的頁(yè)面的頁(yè)號(hào)和物理塊號(hào)的對(duì)照表如下：
則邏輯地址0A5C(H)所對(duì)應(yīng)的物理地址是什么?要求：寫(xiě)出主要計(jì)算過(guò)程。
解題過(guò)程：
首先要知道頁(yè)式存儲(chǔ)管理的邏輯地址分為兩部分：頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址。物理地址分為兩部分：
關(guān)系為：邏輯地址= 頁(yè)號(hào)+頁(yè)內(nèi)地址d
物理地址= 塊號(hào)*塊長(zhǎng)度( 等于頁(yè)面長(zhǎng)度 L )+頁(yè)內(nèi)地址;
頁(yè)號(hào)： p = lnt( 邏輯地址 A / 頁(yè)面長(zhǎng)度 L ); d = 邏輯地址 A % 頁(yè)面長(zhǎng)度 L (取余)
分析題：已知：用戶(hù)編程空間共32個(gè)頁(yè)面，2ˆ5 = 32 得知頁(yè)號(hào)部分占5位，由“每頁(yè)為1KB”，1K=2^10，可知內(nèi)頁(yè)地址占10位。
由“內(nèi)存為16KB”，2^4=16得知塊號(hào)占4位。
邏輯地址0A5C(H)所對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制表示形式是：0000101001011100，后十位1001011100是頁(yè)內(nèi)地址，
00010(本題特例，因?yàn)轫?yè)面長(zhǎng)度為1KB)為為頁(yè)號(hào)，頁(yè)號(hào)化為十進(jìn)制是2，在對(duì)照表中找到2對(duì)應(yīng)的物理塊號(hào)是11,11轉(zhuǎn)換二進(jìn)制是1011，11* 2^10 + d即可求出物理地址為10111001011100，化成十六進(jìn)制為2 E5C;
即則邏輯地址0A5C(H)所對(duì)應(yīng)的物理地址是2E5C;
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