了解虚拟地址和虚拟地址空间

Question

我读到“当一个程序执行像MOV REG,1000这样的指令时，它会将内存地址1000的内容复制到REG。可以使用索引，基址寄存器，段寄存器和其他方式。

这些程序生成的地址称为虚拟地址，并形成虚拟地址空间。“

任何人都可以解释一下，它是什么（这些程序生成的地址称为虚拟地址）是什么意思？

Answer 1

程序和数据作为数字存储在存储单元中。每个存储器单元都有一个唯一的编号，称为地址。表示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器单元的地址，将所需位置传送到存储器。

CPU有多种方式可以提供地址（请记住，地址只是一个数字）。表示地址的数字可以在寄存器中，它可以存储在另一个存储位置，可以通过向寄存器加上或减去一个偏移来计算，等等。在所有情况下，您编译的程序都会指示CPU如何提供（或生成）读取或写入所需的地址。

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，而不会踩到彼此的结果。这是通过虚拟化地址空间来完成的：假设程序A和B生成写入内存位置0x1000。在操作系统的帮助下，CPU可以对地址执行其他调整，将映射到程序A的物理地址 0x60001000，对程序B执行0x5F001000。程序认为他们写入0x1000的位置，因为它们在虚拟地址空间中运行。他们的内存模型是一个连续的块，从0开始，一直持续到0x000100000000（假设你的系统有4GiB的内存可供进程使用）。但是这个模型的工作原理只是因为CPU另外将其逻辑地址转换为物理地址，这些地址在运行程序的过程中根据需要进行分配和删除。

因为表示地址的相同数字对程序和CPU意味着不同，程序的地址空间称为虚拟，CPU的地址空间称为物理

Answer 2

当程序访问内存时，它不知道或关心支持地址的物理内存存储在何处。它知道操作系统和硬件一起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，我们将程序用于访问存储器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。