虚拟地址~

什么是虚拟地址?

虚拟地址实际上是操作系统为应用程序提供的一个统一的内存访问接口，这样做的好处是——所有的应用程序只需要面向虚拟地址进行编写，而不用考虑实际的物理地址的使用情况。

虚拟地址的好处

1.方便编译器和操作系统安排程序的地址分布。
程序可以使用一系列相邻的虚拟地址来访问物理内存中不相邻的大内存缓冲区。

2.方便进程之间隔离
不同进程使用的虚拟地址彼此隔离。一个进程中的代码无法更改正在由另一进程使用的物理内存。

3.　一个系统如果同时运行着很多进程，为各进程分配的内存之和可能会大于实际可用的物理内存，虚拟内存管理使得这种情况下各进程仍然能够正常运行
程序可以使用一系列虚拟地址来访问大于可用物理内存的内存缓冲区。当物理内存的供应量变小时，内存管理器会将物理内存页（通常大小为 4 KB）保存到磁盘文件。数据或代码页会根据需要在物理内存与磁盘之间移动。

4.虚拟内存管理最 主要的作用是让每个进程有独立的地址空间 (进程间的安全)
每个进程都认为自己独占整个虚拟地址空间，这样链接器和加载器的实现会比较容易，不必考虑各进程的地址范围是否冲突

5. 读写内存的安全性
执行错误指令或恶意代码的破坏能力受到了限制，顶多使当前进程因段错误终止，而不会影响整个系统的稳定性。

Mmu如何实现虚拟地址到物理地址转换？

将虚拟地址分割为三分部，高10位作为页目录中元素的下标，中间10位作为页表中元素的下标，最后12位作为页内偏移

知道了物理页的索引和页内偏移就可以转换为物理地址了，在这种方案中，页内偏移可以从虚拟地址的低12位得到，但是物理页索引却保存在 1024 个分散的小页表中，所以就必须先根据页目录找到对应的页表，再根据页表找到物理页索引。

例如一个虚拟地址 0011000101 1010001100 111100001010，它的高10位为 0011000101，对应页目录中的第 0011000101 个元素，假设该元素的高20位为 0XF012A，也即对应的页表在物理内存中的编号为 0XF012A，这样就找到了页表。虚拟地址中间10位为 1010001100，它对应页表中的第 1010001100 个元素，假设该元素的高20位为 0X00D20，也即物理页的索引为 0X00D20。通过计算，最终的物理地址为 0X00D20 * 2^12 + 111100001010 = 0X00D20F0A。