【操作系统】物理地址与虚拟地址

关于地址空间

一个比较抽象的概念，我们可以把它想象成一个长数组，每个数组元素占一个字节；而这个数组长度将由地址空间长度决定，如32位的地址空间的大小将为2^32个字节(4GB)，而64位的地址空间大小为2^64个字节(理论上可看作是无限大)。

这也就解析了，在32的操作系统中，为什么最大只能支持4GB的有效内存。也就是，超出了4GB后的内存都不会在寻址范围内，因此变成了剩余的内存资源。

物理地址(Physical Address Space)

物理地址空间是实在的存在于计算机中的一个实体，在每一台计算机中保持唯一独立性。我们可以称它为物理内存；如在32位的机器上，物理空间的大小理论上可以达到2^32字节(4GB)，但如果实际装在的内存不够4GB,那么有效的物理地址将会更少。例如，安装了1GB的内存的机器上，真正有用的物理地址空间应该是0x00000000~0x3FFFFFFF，余下部分在实际寻址中无效。

虚拟地址(Virtual Address Space)

虚拟地址并不真实存在于计算机中。每个进程都分配有自己的虚拟空间，而且只能访问自己被分配使用的空间。理论上，虚拟空间受物理内存大小的限制，如给有4GB内存，那么虚拟地址空间的地址范围就应该是0x00000000~0xFFFFFFFF(4GB)。

为什么每个进程的虚拟地址空间范围都可以这么大呢，这涉及到地址的映射机制；程序实际运行时，系统会先将虚拟地址映射到物理地址中的范围。

另外一个概念：虚拟内存。虚拟内存是内存中的一片连续地址空间。在物理存储位置上的意义，不一定就是指物理内存，可能也是在硬盘上开辟的一篇地址空间。

(xiaomo的读书笔记，参考自"程序员的自我修养"，转载请保留原作出处，谢谢)。