Linux学习1(虚拟地址、物理地址、地址映射）

虚拟地址

在虚拟内存出现以前，程序寻址用的都是物理地址，这种方式存在几个问题
1、程序能寻址的范围是有限的，取决于CPU的地址线条数，比如32位的操作系统可供寻址的范围是2^32次，即4g。因此每个程序都要分配4g的内存，并且这是固定的。因为物流内存是有限的，多个进程执行的时候，内存不够用，于是没有分配到资源的进行就只能等待，很没用效率。
2、由于内存是随机分配的，因此程序运行时的地址也是不正确。
3、缺少安全性，通过指针直接访问物理地址，其它进程可能会修改其它进程的数据，甚至内核的数据。
为了解决上述问题，出现了虚拟内存。
每个程序运行都会被分配4g虚拟内存（后续都以32位操作系统为例），虚拟内存所对应的地址便是虚拟地址，它是连续的。其实程序以为自己分配到是4g内存，但真正被分配到的物理内存只有一点点，实际正在运行用了多少内存，便会分配多少内存。同样，进程也只是认为内存地址是连续的，实际上，它的数据是存储在多个物理内存碎片上，还有一部分存储在外部存储器上（磁盘），在需要时，将数据交换进内存。
进程要访问一个地址，必须要将虚拟内存转换成真正的物理地址。每个进程共享一整块物理内存，每个进程只把自己目前需要访问的虚拟地址空间映射到物理内存上。

页表的具体访问过程
1.CPU想访问虚拟地址所在的虚拟页，根据页表，找出页表中对应的页表项，判断有效位
2.若有效位为1，则表示有对应的物理地址，直接返回
3.若有效位位0，则表示数据在磁盘上，发生缺页异常，中断运行，将磁盘文件内容缓存到该物理地址对应的页上，然后将有效位变成1，第二部分存储物理内存对应地址。
4.缺页处理完，返回中断前的命令，重新执行。此时缓存命中
5.将找到的内容映射到高速缓存区，CPU从高速缓存区读取该值，结束。

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