物理地址邏輯地址虛擬地址的概念

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1、一、概念物理地址(physicaladdress)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)?！@個概念應(yīng)該是這幾個概念中最好理解的一個，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，然后把這個數(shù)組叫做物理地址，但是事實(shí)上，這只是一個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。也許錯誤的理解更利于形而上的抽像。虛擬內(nèi)存(virtual

2、memory)這是對整個內(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0x08000000內(nèi)存地址，它并不對就物理地址上那個大數(shù)組中0x08000000-1那個地址元素；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（virtualmemory）。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“轉(zhuǎn)換”，是所有問題討論的關(guān)鍵。有了這樣的抽像，一個程序，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

3、個進(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?！梢园堰B接后的程序反編譯看一下，發(fā)現(xiàn)連接器已經(jīng)為程序分配了一個地址，例如，要調(diào)用某個函數(shù)A，代碼不是callA，而是call0x0811111111，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，這個問題再說下去，就收不住了。邏輯地址(logicaladdress)Intel為了兼容，將遠(yuǎn)古時代的段式內(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0x0811111

4、1這個地址就是邏輯地址?！贿^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，“一個邏輯地址，是由一個段標(biāo)識符加上一個指定段內(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(linearaddress)或也叫虛擬地址(virtualaddress)跟邏輯地址類似，它也是一個不真實(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。---------------------

5、----------------------------------------CPU將一個虛擬內(nèi)存空間中的地址轉(zhuǎn)換為物理地址，需要進(jìn)行兩步：首先將給定一個邏輯地址（其實(shí)是段內(nèi)偏移量，這個一定要理解?。。。?，CPU要利用其段式內(nèi)存管理單元，先將為個邏輯地址轉(zhuǎn)換成一個線程地址，再利用其頁式內(nèi)存管理單元，轉(zhuǎn)換為最終物理地址。這樣做兩次轉(zhuǎn)換，的確是非常麻煩而且沒有必要的，因?yàn)橹苯涌梢园丫€性地址抽像給進(jìn)程。之所以這樣冗余，Intel完全是為了兼容而已。2、CPU段式內(nèi)存管理，邏輯地址如何轉(zhuǎn)換為線性地址一個邏輯地址由兩部份組成，段標(biāo)識符:段內(nèi)偏移量。段標(biāo)識符是由一個16位長的字段組

6、成，稱為段選擇符。其中前13位是一個索引號。后面3位包含一些硬件細(xì)節(jié)，如圖：最后兩位涉及權(quán)限檢查，本貼中不包含。索引號，或者直接理解成數(shù)組下標(biāo)——那它總要對應(yīng)一個數(shù)組吧，它又是什么東東的索引呢？這個東東就是“段描述符(segmentdescriptor)”，呵呵，段描述符具體地址描述了一個段（對于“段”這個字眼的理解，我是把它想像成，拿了一把刀，把虛擬內(nèi)存，砍成若干的截——段）。這樣，很多個段描述符，就組了一個數(shù)組，叫“段描述符表”，這樣，可以通過段標(biāo)識符的前13位，直接在段描述符表中找到一個具體的段描述符，這個描述符就描述了一個段，我剛才對段的抽像不太準(zhǔn)確，因?yàn)榭纯疵枋?/p>

7、符里面究竟有什么東東——也就是它究竟是如何描述的，就理解段究竟有什么東東了，每一個段描述符由8個字節(jié)組成，如下圖：這些東東很復(fù)雜，雖然可以利用一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來定義它，不過，我這里只關(guān)心一樣，就是Base字段，它描述了一個段的開始位置的線性地址。Intel設(shè)計(jì)的本意是，一些全局的段描述符，就放在“全局段描述符表(GDT)”中，一些局部的，例如每個進(jìn)程自己的，就放在所謂的“局部段描述符表(LDT)”中。那究竟什么時候該用GDT，什么時候該用LDT呢？這是由段選擇符中的T1字段表示的，=0，表示用GDT，=1表示用LDT。GDT在內(nèi)存