逻辑地址,线性地址,物理地址,虚拟地址

linux使用的基本上都是虚拟地址,内核程序中用的是内核空间虚拟地址,应用程序中用的是用户空间虚拟地址。

 

逻辑地址就是虚拟地址,参照X86的cpu手册定义,逻辑地址的表示方式是 段地址:偏移地址,这里的逻辑地址就是偏移地址部分,段地址部分后面会提到。

 

物理地址可以理解为内存存储单元的地址,一一对应,对于32位系统支持4G最大。

 

线性地址是虚拟地址转换到物理地址的中间值,这个最难理解,也可以不用知道它的存在,忽略最简单。非要弄明白的话,就往下看。
段地址+偏移地址就是线性地址,也就是段地址+虚拟地址就是线性地址。为什么要+段地址,这个是X86的分段部件搞的鬼,只有加了才能符合X86CPU的寻址规则。内核空间和用户空间的段地址不一样,每个用户进程的段地址也不一样,这样就能产生不同的线性地址。

 

线性地址到物理地址的转换
线性地址分为3级,10bits + 10bits + 12bits
cr3寄存器存放 目录索引的地址
第一个10bits配合cr3寄存器的值用于用目录索引中查找出页表索引
第二个10bits用于从页表索引中查出页面基址
最后一个12bits用于页面中的偏址,加上页面基址得到物理地址

 

32位系统对于大于4G内存的支持
上面可以看出,32位系统最多支持4G内存,如果要支持大于4G内存,则要使用PAE,PAE支持的页式管理系统,负责把32位的线性地址映射到64GB物理空间的任何位置。

### 逻辑地址线性地址虚拟地址物理地址的区别 #### 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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