邏輯地址、線性地址、物理地址和虛擬地址理解.doc

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1、邏輯地址（LogicalAddress）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，他是相對于你當(dāng)前進(jìn)程數(shù)據(jù)段的地址，不和絕對物理地址相干。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)]有分段或分頁機(jī)制,Cpu不進(jìn)行自動地址轉(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，而分段和分頁機(jī)制對你來說是完全透明的，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

2、分配的內(nèi)存段操作。線性地址（LinearAddress）是邏輯地址到物理地址變換之間的中間層。程式代碼會產(chǎn)生邏輯地址，或說是段中的偏移地址，加上相應(yīng)段的基地址就生成了一個(gè)線性地址。如果啟用了分頁機(jī)制，那么線性地址能再經(jīng)變換以產(chǎn)生一個(gè)物理地址。若沒有啟用分頁機(jī)制，那么線性地址直接就是物理地址。Intel80386的線性地址空間容量為4G（2的32次方即32根地址總線尋址）。物理地址（PhysicalAddress）是指出目前CPU外部地址總線上的尋址物理內(nèi)存的地址信號，是地址變換的最終結(jié)果地址。如果啟用了分頁機(jī)制，那么線性地址會使用頁目錄和頁表中的項(xiàng)變換成物理地址。如果沒有啟用

3、分頁機(jī)制，那么線性地址就直接成為物理地址了。虛擬內(nèi)存（VirtualMemory）是指計(jì)算機(jī)呈現(xiàn)出要比實(shí)際擁有的內(nèi)存大得多的內(nèi)存量。因此他允許程式員編制并運(yùn)行比實(shí)際系統(tǒng)擁有的內(nèi)存大得多的程式。這使得許多大型項(xiàng)目也能夠在具有有限內(nèi)存資源的系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。一個(gè)非常恰當(dāng)?shù)谋扔魇牵耗悴槐胤浅ｉL的軌道就能讓一列火車從上海開到北京。你只需要足夠長的鐵軌（比如說3公里）就能完成這個(gè)任務(wù)。采取的方法是把后面的鐵軌即時(shí)鋪到火車的前面，只要你的操作足夠快并能滿足需求，列車就能象在一條完整的軌道上運(yùn)行。這也就是虛擬內(nèi)存管理需要完成的任務(wù)。在Linux0.11內(nèi)核中，給每個(gè)程式（進(jìn)程）都劃分了總?cè)萘繛?

4、4MB的虛擬內(nèi)存空間。因此程式的邏輯地址范圍是0x0000000到0x4000000。有時(shí)我們也把邏輯地址稱為虛擬地址。因?yàn)楹吞摂M內(nèi)存空間的概念類似，邏輯地址也是和實(shí)際物理內(nèi)存容量無關(guān)的。邏輯地址和物理地址的“差距”是0xC0000000，是由于虛擬地址->線性地址->物理地址映射正好差這個(gè)值。這個(gè)值是由操作系統(tǒng)指定的。機(jī)理邏輯地址（或稱為虛擬地址）到線性地址是由CPU的段機(jī)制自動轉(zhuǎn)換的。如果沒有開啟分頁管理，則線性地址就是物理地址。如果開啟了分頁管理，那么系統(tǒng)程式需要參和線性地址到物理地址的轉(zhuǎn)換過程。具體是通過設(shè)置頁目錄表和頁表項(xiàng)進(jìn)行的。?一、概念物理地址(physical

5、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)?！@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(virtualmemory)這是對整個(gè)內(nèi)存（不要與機(jī)

6、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（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(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

7、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(gè)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(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