虛擬地址和物理地址的區(qū)別和聯(lián)系

　　學(xué)習(xí)啦小編今天為大家分享了虛擬地址和物理地址的區(qū)別和聯(lián)系，歡迎大家前來閱讀。

　　虛擬地址和物理地址的區(qū)別和聯(lián)系

　　CPU通過地址來訪問內(nèi)存中的單元，地址有虛擬地址和物理地址之分，如果CPU沒有MMU(Memory Management Unit，內(nèi)存管理單元)，或者有MMU但沒有啟用，CPU核在取指令或訪問內(nèi)存時(shí)發(fā)出的地址將直接傳到CPU芯片的外部地址引腳上，直接被內(nèi)存芯片(以下稱為物理內(nèi)存，以便與虛擬內(nèi)存區(qū)分)接收，這稱為物理地址(Physical Address，以下簡稱PA)，如下圖所示。

　　如果CPU啟用了MMU，CPU核發(fā)出的地址將被MMU截獲，從CPU到MMU的地址稱為虛擬地址(Virtual Address，以下簡稱VA)，而MMU將這個(gè)地址翻譯成另一個(gè)地址發(fā)到CPU芯片的外部地址引腳上，也就是將虛擬地址映射成物理地址，如下圖所示。

　　MMU將虛擬地址映射到物理地址是以頁(Page)為單位的，對于32位CPU通常一頁為4K。例如，虛擬地址0xb700 1000~0xb700 1fff是一個(gè)頁，可能被MMU映射到物理地址0x2000~0x2fff，物理內(nèi)存中的一個(gè)物理頁面也稱為一個(gè)頁框(Page Frame)。

　　物理地址(physical address)

　　用于內(nèi)存芯片級的單元尋址，與處理器和CPU連接的地址總線相對應(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，說它是“與地址總線相對應(yīng)”，是更貼切一些，不過拋開對物理內(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)

　　這是對整個(gè)內(nèi)存(不要與機(jī)器上插那條對上號)的抽像描述。它是相對于物理內(nèi)存來講的，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，函數(shù)A的地址已經(jīng)被定下來了。沒有這樣的“轉(zhuǎn)換”，沒有虛擬地址的概念，這樣做是根本行不通的。

　　打住了，這個(gè)問題再說下去，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。邏輯地址指的是機(jī)器語言指令中，用來指定一個(gè)操作數(shù)或者是一條指令的地址。以上例，我們說的連接器為A分配的0x08111111這個(gè)地址就是邏輯地址。

　　——不過不好意思，這樣說，好像又違背了Intel中段式管理中，對邏輯地址要求，“一個(gè)邏輯地址，是由一個(gè)段標(biāo)識符加上一個(gè)指定段內(nèi)相對地址的偏移量，表示為 [段標(biāo)識符：段內(nèi)偏移量]，也就是說，上例中那個(gè)0x08111111，應(yīng)該表示為[A的代碼段標(biāo)識符: 0x08111111]，這樣，才完整一些”

　　線性地址(linear address)或也叫虛擬地址(virtual address)

　　跟邏輯地址類似，它也是一個(gè)不真實(shí)的地址，如果邏輯地址是對應(yīng)的硬件平臺段式管理轉(zhuǎn)換前地址的話，那么線性地址則對應(yīng)了硬件頁式內(nèi)存的轉(zhuǎn)換前地址。

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