逻辑地址、物理地址和线性地址

2023-11-16

逻辑地址(logical address

包含在机器语言指令中用来指定一个操作数或一条指令的地址。这种寻址方式在80X86著名的分段结构中表现的尤为具体,它促使MS-DOSWindows程序员把程序分成若干段。每一个逻辑地址都由一个段(segment)和偏移量(offsetdisplacement)组成,偏移量指明了从段开始的地方到实际地址的距离。

线性地址(linear address)(也成虚拟地址virtual address

是一个32位无符号整数,可以用来表示高达4GB的地址,也就是,高达4294967296个内存单元。线性地址通常用十六进制数字表示,值得范围从0x000000000xfffffff

物理地址(physical address

用于内存芯片级内存单元寻址,他们与从微处理器的地址引脚发送到内存总线上的电信号对应。物理地址由32位或36位无符号整数表示。


线性地址(Linear Address)是逻辑地址物理地址变换之间的中间层。在分段部件中逻辑地址是段中的偏移地址,然后加上基地址就是线性地址。线性地址是一个32位无符号整数,可以用来表示高达4GB的地址,也就是,高达4294967296个内存单元。线性地址通常用十六进制数字表示,值的范围从0x00000000到0xfffffff)。[1]程序代码会产生逻辑地址,通过逻辑地址变换就可以生成一个线性地址。如果启用了分页机制,那么线性地址可以再经过变换以产生一个物理地址。当采用4KB分页大小的时候,线性地址的高10位为页目录项在页目录表中的编号,中间十位为页表中的页号,其低12位则为偏移地址。如果是使用4MB分页机制,则高10位页号,低22位为偏移地址。如果没有启用分页机制,那么线性地址直接就是物理地址。

线性地址与分页管理

  CPU的页式内存管理单元,负责把一个线性地址,最终翻译为一个物理地址。从管理和效率的角度出发,线性地址被分为以固定长度为单位的组,称为页(page),例如一个32位的机器,线性地址最大可为4G,可以用4KB为一个页来划分,这页,整个线性地址就被划分为一个tatol_page[2^20]的大数组,共有2的20个次方个页。这个大数组我们称之为页目录。目录中的每一个目录项,就是一个地址——对应的页的地址。


如上图:  

1、分页单元中,页目录是唯一的,它的地址放在CPU的cr3寄存器中,是进行地址转换的开始点。万里长征就从此长始了。  

2、每一个活动的进程,因为都有其独立的对应的虚似内存(页目录也是唯一的),那么它也对应了一个独立的页目录地址。——运行一个进程,需要将它的页目录地址放到cr3寄存器中,将别个的保存下来。  

3、每一个32位的线性地址被划分为三部份,面目录索引(10位):页表索引(10位):偏移(12位)  依据以下步骤进行转换:  

1、从cr3中取出进程的页目录地址(操作系统负责在调度进程的时候,把这个地址装入对应寄存器);  

2、根据线性地址前十位,在数组中,找到对应的索引项,因为引入了二级管理模式,页目录中的项,不再是页的地址,而是一个页表的地址。(又引入了一个数组),页的地址被放到页表中去了。  

3、根据线性地址的中间十位,在页表(也是数组)中找到页的起始地址;  

4、将页的起始地址与线性地址中最后12位相加,得到最终我们想要的葫芦;

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