虚拟内存地址和物理内存地址

什么是虚拟内存地址和物理内存地址呢？

假设你的计算机是32位，那么它的地址总线是32位的，

也就是它可以寻址0~0xFFFFFFFF（4G）的地址空间，

但如果你的计算机只有256M的物理内存0x~0x0FFFFFFF（256M），同时你的进程产生了一个不在这256M地址空间中的地址，那么计算机该如何处理呢？

回答这个问题前，先说明计算机的内存分页机制。

计算机会对虚拟内存地址空间（32位为4G）分页产生页（page），

对物理内存地址空间（假设256M）分页产生页帧（page frame），这个页和页帧的大小是一样大的，

所以呢，在这里，虚拟内存页的个数势必要大于物理内存页帧的个数。

在计算机上有一个页表（page table），就是映射虚拟内存页到物理内存页的，更确切的说是页号到页帧号的映射，而且是一对一的映射。

但是问题来了，虚拟内存页的个数 > 物理内存页帧的个数，岂不是有些虚拟内存页的地址永远没有对应的物理内存地址空间？

不是的，操作系统是这样处理的。操作系统有个页面失效（page fault）功能。操作系统找到一个最少使用的页帧，让他失效，并把它写入磁盘，随后把需要访问的页放到页帧中，并修改页表中的映射，这样就保证所有的页都有被调度的可能了。

这就是处理虚拟内存地址到物理内存的步骤。

虚拟内存地址由页号和偏移量组成。页号对应的映射到一个页帧。那么，说说偏移量。

偏移量就是我上面说的页（或者页帧）的大小，即这个页（或者页帧）到底能存多少数据。

举个例子，有一个虚拟地址它的页号是4，偏移量是20，那么他的寻址过程是这样的：

首先到页表中找到页号4对应的页帧号（比如为8），

如果页不在内存中，则用失效机制调入页，

否则把页帧号和偏移量传给MMU（CPU的内存管理单元）组成一个物理上真正存在的地址，接着就是访问物理内存中的数据了。

总结起来说，虚拟内存地址的大小是与地址总线位数相关，物理内存地址的大小跟物理内存条的容量相关。

 

虚拟内存=物理内存+swap空间（存储在交换区磁盘的空间）
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作者：Demons_at
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/qq_40840459/article/details/81054164