地址相关的概念
发布日期:2021-05-10 01:09:08 浏览次数:19 分类:精选文章

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1. 总线地址

总线地址,又称地址总线,是计算机中的一种重要组成部分。它由中央处理器(CPU)或拥有DMA能力的单元通过它,可以向内存元件或存储单元发送读取或写入的请求。总线地址直接反映了CPU能够访问内存的范围,也决定了系统能够有效运行的内存容量。

由于一些实际限制,32位操作系统只能支持4GB(4,294,967,296位)的内存空间。例如,当安装32位Windows 7系统时,虽然物理内存可能是8GB,但系统只能识别部分内存(约3.8GB)。这与64位系统的表现有很大差异,64位系统可以有效支持8GB的内存,远超过传统的4GB限制。这背后的原因涉及计算机如何处理地址空间的容量问题。

  • 32位系统可以唯一地表示4,294,967,296位(4GB),即使物理内存更大,但系统也无法利用额外的内存空间。
  • 4,194,304 Mebi(4,096GB)和4 Gigabits(1GB)则是更大地址空间内存总线类型的表现。

2. 物理地址

物理地址是硬件级别的实际地址,它代表了具体的物理存储单元位置。在计算机系统中,物理地址是CPU直接访问内存的层次,它唯一确定了内存的具体物理位置。

物理地址的重要性体现在内存的实际管理和保护机制中。例如,每个进程在系统中分配的虚拟地址都需要通过物理地址进行映射,以确保程序能访问正确的内存区域。这种映射机制特别重要,因为它确保了资源的隔离和系统的稳定运行。

在设计内存保护机制时,物理地址是基础,每个操作系统都需要将虚拟地址转换为物理地址,以实现内核的内存隔离和多任务处理能力。


3. 虚拟地址

虚拟地址是程序运行时使用的逻辑地址,其相对于物理地址的关系可以通过内存管理单元(MMU)进行映射。虚拟地址是软件层面的地址,它允许程序假定自己在完整的1GB空间中运行,即使系统物理内存远小于1GB。

虚拟地址的引入解决了内存容量不匹配的问题。例如,当程序文件大小超过系统物理内存总容量时,使用虚拟地址可以让程序在虚拟空间中运行,并将需要的内存区域映射到物理内存中。这种机制能够动态管理内存资源,为现代操作系统提供灵活性。

虚拟化是现代操作系统的关键技术之一。无论是进程调度、内存管理,还是虚拟化技术,它们都依赖于对物理地址和虚拟地址的精准控制。比如在嵌入式编程中,特别大的程序代码通常无法直接烧录到Flash存储器中,但通过虚拟地址,开发者可以像在物理内存中运行程序一样操作。

在玩C51这样的嵌入式编程工具时,如果程序较大,设备往往不会支持直接烧录。但在Linux系统下,由于支持虚拟地址,开发者可以更方便地处理这种情况。这正是内核设计者为了应对内存管理复杂性的解决方案之一。

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