逻辑地址到线性物理地址的映射

本文介绍了两种逻辑地址到线性物理地址的映射方式:一是使用段地址+段内偏移量;二是使用paging机制。Linux更倾向于使用paging机制,因为它可以适应不同机器架构的分段机制。

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逻辑地址到线性物理地址的映射有两种方式。
一种是使用段地址+段内偏移量做逻辑地址。段的描述符保存在GDT(global descriptor table)或者LDT(local descriptor table)中。每个线程有不同的逻辑地址(不同的段地址),再映射到不同的线性物理地址
另一种是使用paging机制。每个线程有相同的逻辑地址,由paging机制将逻辑地址映射到线性物理地址。
Linux倾向于使用paging机制,因为不同机器架构的分段机制不同。
kernel不使用LDT,尽管有一个系统调用允许线程创建自己的LDT。在执行segment-oriented的windows应用时,这个调用是有用的,例如Wine。
### 逻辑地址线性地址、虚拟地址和物理地址的区别 #### 逻辑地址 逻辑地址也被称为有效地址或段内偏移地址,在任何CPU模式下都存在。它由程序产生的相对某个段寄存器的偏移量构成。例如,在实模式下的汇编指令 `mov ax, [0x7c00]` 中,`0x7c00` 就是一个逻辑地址[^3]。 #### 线性地址 当启用了分页机制时,线性地址作为从逻辑地址转换至物理地址过程中的过渡形式出现;而在未启用分页的情况下,则直接充当物理地址的角色。具体来说,线性地址是由逻辑地址(即段内的偏移地址)加上相应的段基址计算得出的结果。对于支持此特性的处理器架构而言,比如 Intel 80386 处理器家族成员所定义的最大可寻址范围可达4GB (2^32)[^2]。 #### 虚拟地址 在现代操作系统中广泛采用的一种抽象概念——虚拟地址实际上指的是应用程序视角下的线性地址。这意味着每个独立执行单元(如进程)都被赋予了一套统一而连续的地址区间供其自由支配,即使这些区域可能映射到了不相邻甚至散布于整个系统的不同部分的真实存储资源上。因此,借助这种间接层次的设计理念,软件开发者可以更加方便地编写代码而不必关心底层硬件细节[^4]。 #### 物理地址 最终被用来真正定位RAM芯片内部特定字节位置的信息便是所谓的物理地址。它是经过一系列复杂的变换流程之后得到的实际可用数值,用于指示具体的内存单元所在之处。只有在这个阶段,计算机才能确切知道要读取或写入的数据究竟位于哪里[^1]。 ```cpp // 示例:展示如何获取当前平台上的页面大小 #include <unistd.h> longpagesize=getpagesize(); printf("Page size:%ld\n",pagesize); ```
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