我读到,“当程序执行如下指令时MOV REG,1000
,它会将内存地址 1000 的内容复制到 REG。地址可以使用索引、基址寄存器、段寄存器和其他方式生成。
这些程序生成的地址被称为虚拟地址,形成了虚拟地址空间。”
谁能解释一下,它(这些程序生成的地址称为虚拟地址)是什么意思?
我读到,“当程序执行如下指令时MOV REG,1000
,它会将内存地址 1000 的内容复制到 REG。地址可以使用索引、基址寄存器、段寄存器和其他方式生成。
这些程序生成的地址被称为虚拟地址,形成了虚拟地址空间。”
谁能解释一下,它(这些程序生成的地址称为虚拟地址)是什么意思?
程序和数据作为数字存储在存储单元中。每个存储单元都有一个唯一编号,称为它的地址。代表有效地址的数字范围称为地址空间。
当程序运行时,CPU 从内存中读取数据并将结果写回内存。CPU 通过指定读取或写入操作所针对的存储单元的地址,将所需位置传递给存储器。
CPU 可以通过多种方式得出地址(请记住,地址只是一个数字)。代表地址的数字可以在寄存器中,可以存储在另一个内存位置,可以通过向寄存器添加或减去偏移量来计算,等等。在所有情况下,您编译的程序都会指示 CPU 如何提出(或生成)它需要读取或写入的地址。
现代架构允许多个程序执行,就好像它们拥有整个逻辑地址空间一样。换句话说,几个程序可以写入同一地址的内存位置,而不会跳过彼此的结果。这是通过虚拟化地址空间来完成的:假设程序 A 和 B 在 0x1000 处生成对内存位置的写入。CPU 在操作系统的帮助下,可以对地址进行额外的调整,并将其映射到程序 A 的物理地址0x60001000 和程序 B 的物理地址 0x5F001000。这两个程序都认为它们写入了 0x1000 的位置,因为它们操作在虚拟地址空间。他们的内存模型是一个从 0 开始一直到 0x000100000000 的连续块(假设您的系统有 4GiB 的内存可供进程使用)。但是这个模型之所以有效,只是因为 CPU 额外将它们的逻辑地址转换为物理地址,在运行程序的过程中根据需要分配和取走。
因为表示地址的相同数字对于程序和 CPU 意味着不同的东西,所以程序的地址空间称为virtual,而 CPU 的地址空间称为physical。
当程序访问内存时,它不知道也不关心支持该地址的物理内存的存储位置。它知道由操作系统和硬件协同工作以映射定位正确的物理地址,从而提供对所需数据的访问。因此,我们将程序用来访问内存的地址称为虚拟地址。虚拟地址由两部分组成;页面和该页面的偏移量。