物理地址逻辑地址虚拟地址的概念
内存寻址的三种模式
内存寻址的三种模型1. 地址的种类首先明确一下逻辑地址和线性地址这两个概念：1. 逻辑地址2. 线性地址3. 物理地址1.1 逻辑地址：逻辑地址是编译器生成的，我们使用在linux环境下，使用C语言指针时，指针的值就是逻辑地址。
对于每个进程而言，他们都有一样的进程地址空间，类似的逻辑地址，甚至很可能相同。
1.2 线性地址：线性地址是由分段机制将逻辑地址转化而来的，如果没有分段机制作用，那么程序的逻辑地址就是线性地址了。
1.3 物理地址物理地址是CPU在地址总线上发出的电平信号，要得到物理地址，必须要将逻辑地址经过分段，分页等机制转化而来。
2. 三种寻址模型x86体系结构下，使用的较多的内存寻址模型主要有三种：1. 实模式扁平模型real mode flat model2. 实模式分段模型real mode segment model3. 保护模式扁平模型protected mode flat model下面是对这三种模型的描述实模式和保护模式相对，实模式运行于20位地址总线，保护模式则启用了32位地址总线，地址使用的是虚拟地址，引入了描述符表；虽然二者都引入了段这样一个概念，但是实模式的段是64KB固定大小，只有16KB个不同的段，CS,DS等存储的是段的序号（想想为什么？）。
保护模式则引入了GDT和LDT段描述符表的数据结构来定义每个段。
扁平模型和分段模型相对，区别在于程序的线性地址是共享一个地址空间还是需要分成多个段，即为多个程序同时运行在同一个CS，DS的范围内还是每个程序都拥有自己的CS，DS：前者(flat)指令的逻辑地址要形成线性地址，不需要切换CS，DS；后者的逻辑地址，必须要经过段选择子去查找段描述符，切换CS，DS，才能形成线性地址。
3. 实模式扁平模型该模式只有在386及更高的处理器中才能出现！80386的实模式，就是指CPU可用的地址线只有20位，能寻址0~1MB的地址空间。
操作系统-存储管理（4）段页式虚拟存储
操作系统-存储管理（4）段页式虚拟存储物理地址：⼜称绝对地址，即程序执⾏所使⽤的地址空间（处理器执⾏指令时按照物理地址进⾏）逻辑地址：⼜称相对地址，即⽤户编程所使⽤的地址空间，从0开始编号，有两种形式：⼀维逻辑地址（地址）⼆维逻辑地址（段号:段内地址）主存储器空间的分配与去配：分配：进程装⼊主存时，存储管理软件进⾏具体的主存分配操作，并设置⼀个表格记录主存空间的分配情况去配：当某个进程撤离或主动归还主存资源时，存储管理软件要收回它所占⽤的全部或者部分存储空间，调整主存分配表信息主存储器空间的共享：多个进程共享主存储器资源：多道程序设计技术使若⼲个程序同时进⼊主存储器，各⾃占⽤⼀定数量的存储空间，共同使⽤⼀个主存储器多个进程共享主存储器的某些区域：若⼲个协作进程有共同的主存程序块或者主存数据块多道程序设计需要复⽤主存：按照分区复⽤：主存划分为多个固定/可变尺⼨的分区，⼀个程序/程序段占⽤⼀个分区按照页架复⽤：主存划分成多个固定⼤⼩的页架，⼀个程序/程序段占⽤多个页架装载程序/加载器（loader）把可执⾏程序装⼊内存的⽅式有：绝对装载可重定位装载动态运⾏时装载地址转换：⼜称重定位，即把可执⾏程序逻辑地址转换成绝对地址，可分为：静态地址重定位：由装载程序实现装载代码模块的加载和地址转换（⽆需硬件⽀持），把它装⼊分配给进程的内存指定区域，其中所有指令代码和数据的逻辑地址在执⾏前⼀次全部修改为内存物理地址。
早期单任务单⽤户OS使⽤。
动态地址重地位：由装载程序实现装载代码模块的加载，把它装⼊进程的内存在指定区域，但对链接程序处理过的应⽤程序逻辑地址不做修改，程序内存起始地址被置⼊重定位寄存器（基址寄存器）。
程序执⾏过程中每当CPU访问程序和数据引⽤内存地址时，由硬件地址转换机构截取此逻辑地址并加上重定位寄存器的值。
运⾏时链接地址重定位存储保护：为避免主存中的多个进程相互⼲扰，必须对主存中的程序和数据进⾏保护。
MMU所起的作用
MMU所起的作用
一、名词解释
①逻辑地址（虚拟地址）
用户程序经编译、链接以后形成的每条指令或数据单元的地址，这些地址都是相对于某个基地址来编制的。
②逻辑地址空间
某个用户程序的虚拟地址的集合。
③物理地址（绝对地址）
处理机能直接访问的存储器地址。
④物理地址空间
物理地址空间是指进程在内存中一系列存储信息的物理单元的集合。
物理地址空间也叫存储空间，存储空间与地址空间既相互关联，又相互独立，是内存管理的核心概念。
二、MMU所起的作用
1.内存分配和回收
使各作业或进程各得其所
2.内存保护
内存保护就是确保多个进程都在各自分配到内存区域内操作，互不干扰，防止一个进程破坏其他进程的信息。
3.内存扩充
内存“扩充”包含了存储器利用的提高和扩充两方面的内容。
为用户提供比内存物理空间大得多的地址空间。
比较典型的内存扩充是虚拟存储器。
4.地址映射
地址映射就是将进程的逻辑地址变换为内存中的物理地址。
我们需要实现从逻辑地址到物理地址的变换，即实现从虚地址到实地址的变换。
这种变换就是重定位。
内核逻辑地址和内核虚拟地址的区别
内核逻辑地址和内核虚拟地址的区别************************************************* *********************1)凡是通过MMU页表访问的地址都叫虚拟地址，而一旦启用了MMU，那CPU发出的所有地址都是虚拟地址内核用到的地址范围是3G－4G(不是很精确，与CPU 体系有关吧)，这当然就称为内核虚拟地址了(这跟用户态的0－3G的用户虚拟地址相对应)，在3G-4G这段范围内，有段子集3G －3G+main_memory_size，这段主存大小的虚拟地址空间，由于在MMU页表映射时是采用的是平坦的线性映射，在LDD里所以又给她起个专门称呼，叫内核逻辑地址2) 用不同名字分开叫的原因，与所有的名字的作用一样，是为了方便称呼，方便描述，因此可以说，在内核代码里，对于内核逻辑地址，你可以通过简单的偏移(3G)(rwen2012兄所述)，获晓对应的物理地址，而不是内核逻辑地址的那部分内核虚拟地址，是不能获晓物理地址的************************************************************************就是假设你的物理主存是256M，总线地址为0-0x10000000(256M)，那么虚拟地址就是0xC0000000(3G)-0xD0000000(3G+256M),换句话说，内核逻辑地址0xC0000000对应物理主存地址0，内核逻辑地址0xD0000000对应物理地址256M，那么从内核逻辑地址，就可以直接减去偏移量PHYS_OFFSET,比如为0xC0000000，就可以得到物理主存地址了，这种映射就叫做平坦的线性映射************************************************* ***********************还是不懂啊就是假设你的物理主存是256M，总线地址为0-0x10000000(256M)，那么虚拟地址就是0xC0000000(3G)-0xD0000000(3G+256M),换句话说，内核逻辑地址0xC0000000对应物理主存地址0，内核逻辑地址0xD0000000对应物理地址256M，那么从内核逻辑地址，就可以直接减去偏移量PHYS_OFFSET,比如为0xC0000000，就可以得到物理主存地址了，这种映射就叫做平坦的线性映射你的回复是指把所有的主内存都映射到了内核空间？那用户空间不就访问不到主内存了你么？我在清华大学出版的一本书上写到：vmalloc（）分配的地址不是内核逻辑地址，但是在它紧跟着的例子程序里面又说找到vmalloc（）分配的地址对应的内核逻辑地址，这是怎么回事啊，他还给出一大段代码找vmalloc（）分配的地址对应的内核逻辑地址，既然说分配的不是内核逻辑地址怎么又会找它对应的内核逻辑地址呢。
操作系统填空问答题
操作系统复习资料1、现代操作系统的基本特征是程序的并发执行、资源共享和操作的异步性。
2、为了使系统中所有的用户都能得到及时的响应，该操作系统应该是分时系统。
3、操作系统内核与用户程序、应用程序之间的接口是系统调用。
4、多个进程的实体都能存在于同一内存中，在一段时间内都能得到这种性质称作进程的并发性。
5、为了使系统中各部分资源得到均衡使用，就必须选择对资源需求不同的作业进行合理搭配，这项工作是由作业调度完成的。
6、通常，用户编写的程序中所使用的地址是逻辑地址。
7、在分页存储管理系统中，从页号到物理块号的地址映射是通过页表实现的。
8、文件管理实际上是管理辅助存储空间。
9、如果文件系统中有两个文件重名，不应该采用单级目录结构。
10、引入缓冲技术的主要目的是提高CPU与设备之间的并行程度。
11、设备的打开、关闭、读、写等操作是由设备驱动程序完成的。
12、控制和管理资源建立在单一系统策略基础，将计算机功能分散化，充分发挥网络互联的各自治处理机性能的多机系统是分布式系统。
13、在计算机系统中，操作系统是处于裸机之上的第一层软件。
14、属于多用户、多进程、多任务分时系统的是UNIX系统。
15、引入多道程序的目的是充分利用CPU，减少CPU等待时间。
16、在操作系统中引入“进程”概念的主要目的是描述程序动态执行过程的性质。
17、作业调度的关键在于选择恰当的作业调度算法。
18、若处理器有32位地址，则它的虚拟地址空间是4GB字节。
19、除操作系统占用的内存空间之外，所剩余的全部内存只供一个用户进程使用，其他进程都放在外存上，这种设计称为对换技术。
20、文件系统为每个文件建立一张指示逻辑记录和物理记录之间的对应关系表，由此表和文件本身构成的文件是索引文件。
21、使用绝对路径名访问文件是从根目录开始按目录结构访问某个文件。
22、用户程序与实际使用的物理设备无关，由操作系统考虑因实际设备不同而需要使用不同的设备驱动程序，这是由设备管理的设备独立性功能实现的。
计算机组成与操作系统第14章
计算机组成原理与操作系统
2022/9/16
14.25
14. 3 非连续分配的内存管理
14. 3. 1 段式存储管理
例14-4（2009年硕士研究生入学考试试题）
一个分段存储管理系统中，地址长度32位，其中段
号占8位。则最大段长是 C 。
A．28B
B．216B
C．224B
14. 1 内存管理基础 1. 逻辑地址与物理地址
逻辑地址是程序员在程序中使用的地址，即程序 目标代码中的地址。程序目标代码的编址总是从首地 址“0（零）”开始的，因此逻辑地址都是相对于这 个首地址计算的，所以也叫相对地址。
物理地址是程序目标代码在运行过程中发出的 访问内存的真实地址，也叫绝对地址。
计算机组成原理与操作系统
2022/9/16
14.20
14. 3 非连续分配的内存管理
14. 3. 1 段式存储管理
程序由“模块”组成。一个模块经过编译后就成为具 有独立逻辑地址空间的一个“段”，不同的模块就变 成了不同的段。
一个程序就由若干个段组成。例如代码段、数据段和 堆栈段。
程序员通过“段名”来区分不同的段，在机器内部， 段名被转换为二进制的“段号”。这样，程序的逻辑 地址也相应地改为由“段号”和“段内偏移量”两个 域组成。
计算机组成原理与操作系统
2022/9/16
14.27
14. 3 非连续分配的内存管理
14. 3. 2 页式存储管理
程序和主存都按照相同的大小（称为页面尺寸）划分 为一系列的页面。程序中的页面称为实页（Page）， 主存中的页面称为页框（Page frame）。
一个实页可以存储于任意页框中，任何空闲的页框都 可以存储实页。所以页式存储管理没有外零头。
nvm的寻址方式 -回复
nvm的寻址方式-回复【NVM的寻址方式】引言：非易失性存储器（Non-Volatile Memory，NVM）是一种能够保存数据即使在断电时也不会丢失的存储设备。
NVM在计算机和电子设备中的应用越来越广泛。
为了能够有效地访问和管理NVM中的数据，了解NVM 的寻址方式至关重要。
本文将探讨NVM的寻址方式，并逐步介绍其相关概念和工作原理。
一、NVM的概述首先，我们来介绍一下NVM的基本概念。
NVM是一种可以保持数据完整性的存储设备，与传统的易失性存储器（如DRAM）不同。
NVM的特点在于它能够在断电后仍然保存数据，这使得它非常适用于需要长期存储数据的场合。
二、NVM的逻辑寻址和物理寻址在了解NVM的寻址方式之前，首先要明确逻辑寻址和物理寻址的概念。
逻辑寻址是程序中使用的地址，而物理寻址是实际在NVM中的物理地址。
1. 逻辑寻址逻辑寻址是程序中使用的地址。
在计算机系统中，逻辑地址是由CPU生成的，在访问主存储器时，通过逻辑地址来确定要读取或写入的数据。
逻辑寻址通常是连续的，以字节（byte）为单位进行编址。
在计算机系统中，逻辑寻址一般是采用虚拟内存的方式进行的，即由操作系统将逻辑地址映射到物理地址。
2. 物理寻址物理寻址是实际在NVM中的物理地址。
物理地址是NVM存储器芯片中的实际地址单元。
物理寻址是基于NVM存储芯片中的物理存储单元，通过行和列地址来定位数据单元。
三、NVM的寻址方式1. 基于字节的寻址在NVM中，最基本的寻址方式是基于字节（byte）的。
每一个字节都有自己的唯一地址。
这种寻址方式与计算机系统中逻辑寻址方式相对应，可以在读写操作时直接使用逻辑地址。
2. 基于块的寻址NVM的寻址方式还可以基于块（block）进行。
块是一个连续的存储单元，通常是以扇区（sector）为单位组织的。
块寻址方式适用于对较大数据块的读写操作。
在块寻址方式下，需要将逻辑地址映射到物理块地址，然后再通过物理块地址来读取或写入数据。
虚拟内存技术的工作原理
虚拟内存技术的工作原理虚拟内存是一种操作系统提供的一种技术，它将主存和辅助存储器（通常是硬盘）结合起来，为进程提供了一个比实际物理内存更大的地址空间。
虚拟内存技术的核心原理是将进程的逻辑地址空间与物理内存进行映射，使得进程能够访问超出实际物理内存大小的数据。
虚拟内存的工作原理可以分为几个关键步骤：1.地址转换：当进程执行时，它使用的是虚拟地址。
这些虚拟地址需要被转换为物理地址，才能在实际的物理内存中进行访问。
操作系统通过硬件机制（如页表）来进行地址转换。
2.页面调度：当进程需要访问的页面不在物理内存中时，操作系统需要将该页面从辅助存储器（硬盘）加载到物理内存。
为了提高效率，操作系统会将物理内存空间划分为固定大小的页面，这些页面是虚拟内存和物理内存之间的基本单位。
3.页面置换：当物理内存不足时，操作系统需要将一些不常用的页面从物理内存中置换出去，而将需要访问的页面置换到物理内存中。
常见的页面置换算法有FIFO（先进先出）、LRU（最近最久未使用）等。
4.页面写入：当需要写入页面数据时，操作系统可以选择将页面直接写入辅助存储器，而不是每次都写回物理内存。
这样可以减少对物理内存的访问次数，提高效率。
1.扩展了物理内存大小：虚拟内存将进程的逻辑地址空间与实际物理内存分离，使得进程可以拥有比实际物理内存更大的地址空间。
这意味着即使物理内存大小有限，进程仍然可以处理更大的数据集。
2.提高了内存利用率：由于虚拟内存将进程的逻辑地址空间与物理内存进行映射，操作系统可以根据进程的需求动态地将页面放入或置换出物理内存。
这样可以更灵活地利用物理内存，提高内存利用率。
1.频繁的页面置换可能导致性能下降：当物理内存不足时，无法避免进行页面置换操作。
如果页面置换过于频繁，会导致系统性能下降，因为频繁的磁盘访问速度远远慢于内存访问速度。
2.增加了一些开销：虚拟内存技术需要额外的硬件支持和软件机制，这会增加了一些开销。
例如，需要维护页表来进行地址转换，需要进行页面的加载和置换等操作，这些都需要消耗一定的计算资源和时间。
自考02325计算机系统结构考点笔记
第一章概论第一节计算机系统的层次结构计算机系统=硬件/固件+软件计算机语言从低级到高级发展：高一级语言的语句相对于低一级语言来说功能更强，更便于应用，但又都以低级语言为基础。
层次结构由高到低依次为：应用语言机器级M5、高级语言机器级M4、汇编语言机器级M3、OS机器级M2、传统机器语言机器级M1、微程序机器级M0。
虚拟机：由软件实现的机器。
语言实现的两种基本技术：翻译：先把N+1级程序全部转换成N级后，再去执行新产生的N级程序，在执行过程中N+1级程序不再被访问。
解释：每当一条N+1级指令被译码后，就直接去执行等效的N级指令，然后再去取下一条N+1级指令，以此重复执行。
第二节计算机系统结构、计算机组成和计算机实现一、计算机系统结构的定义和内涵定义：它是软件和硬件/固件的交界面，即机器语言程序员看到的机器物理系统的抽象。
实质：确定计算机系统中软、硬件的界面，界面之上是硬件和软件实现的功能，界面之下是硬件和固件实现的功能。
透明性：在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性从某个角度看不到，则称对它是透明的。
二、计算机组成与计算机实现的定义和内涵1.计算机组成定义：计算机系统结构的逻辑实现，包括机器级内部的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
2.计算机实现定义：指的是计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块的划分与连接，专用器件的设计。
三、计算机系统结构、组成和实现的相互关系和影响1)相同系统结构，可以有不同的组成；2)一种组成可以有多种不同的实现方法；3)采用不同的系统结构会使可以采用的组成技术产生差异；4)组成也会影响结构。
第三节计算机系统的软、硬件取舍及定量设计原理一、软硬件取舍的基本原则软、硬件功能的分配比例对计算机性能的影响：提高硬件功能的比例可提高解题速度，减少程序所需的存储空间，但会增加硬件成本，降低硬件利用率和计算机系统的灵活性级适应性；而提高软件功能的比例可降低硬件成本，提高系统的灵活性、适应性，但解题速度会下降，软件设计费用和所需的存储器用量增加。
操作系统第二版第五章课后习题答案
第五章存储管理作业答案2、6、10、13、15、162、解释下列概念：物理地址、逻辑地址、逻辑地址空间、内存空间、重定位、静态重定位、动态重定位、碎片、紧缩、可重定位地址。
物理地址——内存中各存储单元的地址由统一的基地址顺序编址，这种地址称为物理地址。
逻辑地址——用户程序经编译之后的每个目标模块都以0为基地址顺序编址，这种地址称为逻辑地址。
逻辑地址空间——由程序中逻辑地址组成的地址范围叫做逻辑地址空间。
内存空间——由内存中的一系列存储单元所限定的地址范围称作内存空间。
重定位——把逻辑地址转变为内存物理地址的过程叫做重定位。
静态重定位——在目标程序装入内存时所进行的重定位。
动态重定位——在程序执行期间，每次访问内存之前进行的重定位。
碎片——在分区法中，内存出现许多容量太小、无法被利用的小分区称作“碎片”。
紧缩——移动某些已分配区的内容，使所有作业的分区紧挨在一起，而把空闲区留在另一端，这种技术称为紧缩。
可重定位地址——当含有它的程序被重定位时，将随之被调整的一种地址。
6、什么是虚拟存储器？它有哪些基本特征？参考答案：虚拟存储器是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间，在这种计算机系统中实现了用户逻辑存储器与物理存储器分离，它是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。
虚拟存储器的基本特征是：虚拟扩充——不是物理上，而是逻辑上扩充了内存容量；部分装入——每个作业不是全部一次性地装入内存，而是只装入一部分；离散分配——不必占用连续的内存空间，而是“见缝插针”；多次对换——所需的全部程序和数据要分成多次调入内存。
10、某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为1KB，内存为16KB。
假定某时刻一个用户页表已调入内存的页面页号和物理块号如表5-1所示。
则逻辑地址0A5C(H)所对应的物理地址为。
表5-1 页表中页号和物理块号对照表参考答案：0A5C(H)换成二进制：页号为2，查表，对应物理块号为4，与页内地址拼接成物理地址：再转换为十六进制，即125C(H)13、已知段表如表5-2所示。
PowerPC的MMU和TLB机制
PowerPC的MMU和TLB机制PowerPC的MMU和TLB机制1.1基本原理1.1.1基本概念在涉及虚拟存储系统时，需要搞明白以下这些地址的概念及相互之间的关系。
逻辑地址：代码中使用，如数据载入和绝对指令跳转等使用的地址，如LR寄存器中的地址等，本文中有效（EA）地址也就是逻辑地址；虚拟地址：虚拟地址在页转换中使用，为中间地址，逻辑地址转成虚拟地址后再转成物理地址，虚拟地址的位数取决于处理器类型及型号，如 PPC440中的虚拟地址为 41位；TLB: Translation Lookaside Buffers，转换快表，简称快表，保存最近使用的页转换地址映射表，一般由硬件实现。
TLB是内存里存放的页表的缓存，那么它里边存放的数据实际上和内存页表区的数据是一致的，在内存的页表区里，每一条记录虚拟页面和物理页框对应关系的记录称之为一个页表条目（Entry），同样地在TLB里边也缓存了部分甚至全部的页表条目（ Entry）。
物理地址：地址总线上使用的实际地址，传给SDRAM使用的地址。
1.1.2内存管理内存管理主要是管理计算机主存，简单的来说，就是为程序提供内存分配和释放的功能。
内存管理分为三个层次：硬件、操作系统和应用程序。
对大多数人而言，都只会关注应用程序的内存管理。
硬件内存管理：硬件的内存管理主要是需要关注CPU层，提供了什么样的硬件机制来实现内存管理，如是否提供分页机制、分段机制以及Cache/MMU等。
操作系统内存管理：操作系统应该提供一个虚拟内存机制，为应用程序提供内存分配回收等，实现交换等。
应用程序内存管理：每个应用可能对当前可用内存未知，因此需要像系统提出内存分配申请，一般如在 C语言中使用 malloc等申请堆空间。
重定位（Relocation）：代码的加载域和链接域不一致的情况下，加载程序需要对代码进行重新定位，以便能够正确解析符号。
1.1.3MMU 简介MMU的基本功能包括：1）将有效地址(effective address)转换成实际物理地址（real address），这也是MMU的最基本功能，地址转换分为2种类型，分别为指令地址转换和数据地址转换；2）权限保护功能，如提供读写保护等，在PPC中还针对超级模式和普通用户模式做了不同的权限区分；3）访问更大的虚拟空间，有效地址空间可以比实际物理内存大，这样可以实现虚拟交换技术，便于运行大型的程序。
逻辑地址转物理地址
逻辑地址转物理地址物理地址是明确的、最终用在总线上的编号。
那么逻辑地址转物理地址怎么转? 小编为大家介绍逻辑地址转物理地址的解决方法。
希望大家喜欢。
逻辑地址转物理地址参考如下1. 物理地址和逻辑地址物理地址：加载到内存地址寄存器中的地址，内存单元的真正地址。
在前端总线上传输的内存地址都是物理内存地址，编号从0开始一直到可用物理内存的最高端。
这些数字被北桥(Nortbridge chip)映射到实际的内存条上。
物理地址是明确的、最终用在总线上的编号，不必转换，不必分页，也没有特权级检查(no translation, no paging, no privilege checks)。
逻辑地址：CPU所生成的地址。
逻辑地址是内部和编程使用的、并不唯一。
例如，你在进行C语言指针编程中，可以读取指针变量本身值(&操作)，实际上这个值就是逻辑地址，它是相对于你当前进程数据段的地址(偏移地址)，不和绝对物理地址相干。
为什么会有这两种地址?个人觉的原因在于逻辑地址分配更加灵活，可以允许不唯一，看起来也较为直观，例如，一段代码中分配数组，逻辑地址上是连续的，然而在物理地址上，这个数组所占用的页可能分散开来，物理地址上就是不连续的，这样对程序的可理解性上有影响。
另外，有了逻辑地址这个概念，才能使用虚拟内存技术。
CPU将一个虚拟内存空间中的地址转换为物理地址，需要进行两步：首先将给定一个逻辑地址(其实是段内偏移量，这个一定要理解!!!)，CPU要利用其段式内存管理单元，先将为个逻辑地址转换成一个线程地址，再利用其页式内存管理单元，转换为最终物理地址。
物理地址(physical address)用于内存芯片级的单元寻址，与处理器和CPU连接的地址总线相对应。
——这个概念应该是这几个概念中最好理解的一个，但是值得一提的是，虽然可以直接把物理地址理解成插在机器上那根内存本身，把内存看成一个从0字节一直到最大空量逐字节的编号的大数组，然后把这个数组叫做物理地址，但是事实上，这只是一个硬件提供给软件的抽像，内存的寻址方式并不是这样。
线性地址逻辑地址和物理地址的区别
线性地址逻辑地址和物理地址的区别：线性地址是逻辑地址到物理地址变换之间的中间层,是处理器可寻址的内存空间(称为线性地址空间)中的地址。
程序代码会产生逻辑地址,或者说是段中的偏移地址,加上相应段的基地址就生成了一个线性地址。
如果启用了分页机制,那么线性地址可以再经变换以产生一个物理地址。
若没有启用分页机制,那么线性地址直接就是物理地址。
不过,在开启分页功能之后,一个线性地址可能没有相对映的物理地址,因为它所对应的内存可能被交换到硬盘中。
32位线性地址可用于定位4GB存储单元。
所谓物理地址,就是指系统内存的真正地址。
对于32 位的操作系统,它的范围为0x00000000~0xFFFFFFFF,共有4GB。
只有当CPU工作于分页模式时,此种类型的地址才会变得非常“有趣”。
本质上,一个物理地址是CPU插脚上可测量的电压。
操作系统通过设立页表将线性地址映射为物理地址。
Windows 2K/XP所用页表布局的某些属性对于调试软件开发人员非常有用。
分页机制把线性地址空间和物理地址空间分别划分为大小相同的块。
这样的块称为页。
通过在线性地址空间的页与物理地址空间的页之间建立映射,分页机制可以实现线性地址到物理地址的转换。
线性地址空间的页与物理地址空间的页之间的映射可根据需要来确定。
线性地址空间的任何一页,可以映射为物理地址空间中的任何一页。
逻辑地址（Logical Address）是指由程式产生的和段相关的偏移地址部分。
例如，你在进行C语言指针编程中，能读取指针变量本身值(&操作)，实际上这个值就是逻辑地址，他是相对于你当前进程数据段的地址，不和绝对物理地址相干。
只有在Intel实模式下，逻辑地址才和物理地址相等（因为实模式没有分段或分页机制,Cpu不进行自动地址转换）；逻辑也就是在Intel保护模式下程式执行代码段限长内的偏移地址（假定代码段、数据段如果完全相同）。
应用程式员仅需和逻辑地址打交道，而分段和分页机制对你来说是完全透明的，仅由系统编程人员涉及。
逻辑地址、线性地址、物理地址和虚拟地址理解
逻辑地址（Logical Address）是指由程式产生的和段相关的偏移地址部分。
例如，你在进行C语言指针编程中，能读取指针变量本身值(&操作)，实际上这个值就是逻辑地址，他是相对于你当前进程数据段的地址，不和绝对物理地址相干。
只有在Intel实模式下，逻辑地址才和物理地址相等（因为实模式没有分段或分页机制,Cpu不进行自动地址转换）；逻辑也就是在Intel保护模式下程式执行代码段限长内的偏移地址（假定代码段、数据段如果完全相同）。
应用程式员仅需和逻辑地址打交道，而分段和分页机制对你来说是完全透明的，仅由系统编程人员涉及。
应用程式员虽然自己能直接操作内存，那也只能在操作系统给你分配的内存段操作。
线性地址（Linear Address）是逻辑地址到物理地址变换之间的中间层。
程式代码会产生逻辑地址，或说是段中的偏移地址，加上相应段的基地址就生成了一个线性地址。
如果启用了分页机制，那么线性地址能再经变换以产生一个物理地址。
若没有启用分页机制，那么线性地址直接就是物理地址。
Intel 80386的线性地址空间容量为4G（2的32次方即32根地址总线寻址）。
物理地址（Physical Address）是指出目前CPU外部地址总线上的寻址物理内存的地址信号，是地址变换的最终结果地址。
如果启用了分页机制，那么线性地址会使用页目录和页表中的项变换成物理地址。
如果没有启用分页机制，那么线性地址就直接成为物理地址了。
虚拟内存（Virtual Memory）是指计算机呈现出要比实际拥有的内存大得多的内存量。
因此他允许程式员编制并运行比实际系统拥有的内存大得多的程式。
这使得许多大型项目也能够在具有有限内存资源的系统上实现。
一个非常恰当的比喻是：你不必非常长的轨道就能让一列火车从上海开到北京。
你只需要足够长的铁轨（比如说3公里）就能完成这个任务。
采取的方法是把后面的铁轨即时铺到火车的前面，只要你的操作足够快并能满足需求，列车就能象在一条完整的轨道上运行。
逻辑地址与物理地址的区别
逻辑地址与物理地址的区别？逻辑地址（Logical Address）是指由程序产生的与段相关的偏移地址部分。
例如，你在进行C语言指针编程中，可以读取指针变量本身值(&操作)，实际上这个值就是逻辑地址，它是相对于你当前进程数据段的地址，不和绝对物理地址相干。
只有在Intel实模式下，逻辑地址才和物理地址相等（因为实模式没有分段或分页机制,Cpu不进行自动地址转换）；逻辑也就是在Intel 保护模式下程序执行代码段限长内的偏移地址（假定代码段、数据段如果完全一样）。
应用程序员仅需与逻辑地址打交道，而分段和分页机制对您来说是完全透明的，仅由系统编程人员涉及。
应用程序员虽然自己可以直接操作内存，那也只能在操作系统给你分配的内存段操作。
线性地址（Linear Address）是逻辑地址到物理地址变换之间的中间层。
程序代码会产生逻辑地址，或者说是段中的偏移地址，加上相应段的基地址就生成了一个线性地址。
如果启用了分页机制，那么线性地址可以再经变换以产生一个物理地址。
若没有启用分页机制，那么线性地址直接就是物理地址。
Intel 80386的线性地址空间容量为4G（2的32次方即32根地址总线寻址）。
物理地址（Physical Address）是指出现在CPU外部地址总线上的寻址物理内存的地址信号，是地址变换的最终结果地址。
如果启用了分页机制，那么线性地址会使用页目录和页表中的项变换成物理地址。
如果没有启用分页机制，那么线性地址就直接成为物理地址了。
虚拟内存（Virtual Memory）是指计算机呈现出要比实际拥有的内存大得多的内存量。
因此它允许程序员编制并运行比实际系统拥有的内存大得多的程序。
这使得许多大型项目也能够在具有有限内存资源的系统上实现。
一个很恰当的比喻是：你不需要很长的轨道就可以让一列火车从上海开到北京。
你只需要足够长的铁轨（比如说3公里）就可以完成这个任务。
采取的方法是把后面的铁轨立刻铺到火车的前面，只要你的操作足够快并能满足要求，列车就能象在一条完整的轨道上运行。
物理地址逻辑地址虚拟地址的概念
一、概念物理地址(physical address)用于内存芯片级的单元寻址，与处理器和CPU连接的地址总线相对应。
——这个概念应该是这几个概念中最好理解的一个，但是值得一提的是，虽然可以直接把物理地址理解成插在机器上那根内存本身，把内存看成一个从0字节一直到最大空量逐字节的编号的大数组，然后把这个数组叫做物理地址，但是事实上，这只是一个硬件提供给软件的抽像，内存的寻址方式并不是这样。
所以，说它是“与地址总线相对应”，是更贴切一些，不过抛开对物理内存寻址方式的考虑，直接把物理地址与物理的内存一一对应，也是可以接受的。
也许错误的理解更利于形而上的抽像。
虚拟内存(virtual memory)这是对整个内存（不要与机器上插那条对上号）的抽像描述。
它是相对于物理内存来讲的，可以直接理解成“不直实的”，“假的”内存，例如，一个0x08000000内存地址，它并不对就物理地址上那个大数组中0x08000000 - 1那个地址元素；之所以是这样，是因为现代操作系统都提供了一种内存管理的抽像，即虚拟内存（virtual memory）。
进程使用虚拟内存中的地址，由操作系统协助相关硬件，把它“转换”成真正的物理地址。
这个“转换”，是所有问题讨论的关键。
有了这样的抽像，一个程序，就可以使用比真实物理地址大得多的地址空间。
（拆东墙，补西墙，银行也是这样子做的），甚至多个进程可以使用相同的地址。
不奇怪，因为转换后的物理地址并非相同的。
——可以把连接后的程序反编译看一下，发现连接器已经为程序分配了一个地址，例如，要调用某个函数A，代码不是call A，而是call 0x0811111111 ，也就是说，函数A的地址已经被定下来了。
没有这样的“转换”，没有虚拟地址的概念，这样做是根本行不通的。
打住了，这个问题再说下去，就收不住了。
逻辑地址(logical address)Intel为了兼容，将远古时代的段式内存管理方式保留了下来。
IP地址的虚拟化和云计算应用
IP地址的虚拟化和云计算应用随着互联网的迅速发展以及信息技术的不断进步，IP地址的虚拟化和云计算应用成为了现代网络领域的重要议题。
本文将探讨IP地址虚拟化的概念、原理以及其在云计算中的应用。
一、IP地址的虚拟化IP地址的虚拟化是一种将一个物理IP地址映射到多个虚拟IP地址的技术。
通过这种技术，可以将一个物理服务器上的单一IP地址映射到多个虚拟机或容器，实现资源的高效利用和网络的灵活配置。
在传统的网络架构中，每个物理服务器都有一个唯一的IP地址。
然而，随着云计算和虚拟化技术的普及，大规模数据中心需要更多的IP地址来满足不断增长的服务需求。
IP地址的有限性成为了网络扩展和部署的限制因素之一。
为了解决这一问题，IP地址的虚拟化技术应运而生。
IP地址的虚拟化可以通过多种方式实现，其中包括网络地址转换（NAT）和虚拟局域网（VLAN）等技术。
通过这些技术，可以将多个虚拟机或容器共享同一个IP地址，从而实现对IP地址资源的有效利用。
二、IP地址的虚拟化在云计算中的应用云计算作为一种新兴的计算模式，为用户提供了便捷、灵活和可扩展的计算服务。
在云计算环境中，IP地址的虚拟化起到了重要的作用，为云服务提供了灵活和可伸缩的网络配置。
1. 虚拟机的网络隔离与迁移在云计算中，虚拟机是一种常见的计算资源。
利用IP地址的虚拟化技术，虚拟机可以独立使用一个虚拟IP地址，实现云服务之间的网络隔离。
同时，虚拟机的网络配置可以灵活地进行迁移，无需修改IP 地址，节省了时间和成本。
2. 弹性扩展与负载均衡IP地址的虚拟化技术为云计算环境中的负载均衡提供了可能。
通过将多个虚拟机映射到同一个虚拟IP地址上，可以实现弹性扩展和负载均衡，根据实际需求动态分配计算资源。
3. 云网络的灵活配置IP地址的虚拟化还可以实现云网络的灵活配置。
通过将多个虚拟机或容器映射到同一个虚拟IP地址上，并进行网络地址转换，可以在逻辑上隔离不同的云服务，实现对网络流量的精确控制和资源隔离。
操作系统解答题宝典
五、简答题（本大题共5小题，每小题4分，共20分。
）1．进程调度中“可抢占”和“非抢占”两种方式，哪一种系统的开销更大？为什么？2．一个含五个逻辑记录的文件，系统把它以链接结构的形式组织在磁盘上，每个记录占用一个磁盘块，现要求在第一记录和第二记录之间插入一个新记录，简述它的操作过程。
3．在spool系统中设计了一张“缓输出表”，请问哪些程序执行时要访问缓输出表，简单说明之。
4．试比较进程调度与作业调度的不同点。
5．试说明资源的静态分配策略能防止死锁的原因。
6．在操作系统中，P操作和V操作各自的动作是如何定义的？7．一般说来，文件系统应具备哪些功能？8．对访问串:1,2,3,4,1,2,5,1,2,3,4,5,指出在驻留集大小分别为3,4时，使用FIFO和LRU 替换算法的页故障数。
结果说明了什么？9．简述文件的二级目录组织形式。
欲实现文件共享如何处理？10．程序状态字包含哪些主要内容?11.什么是记录的成组和分解?12.进程间同步和互斥的含义是什么?13.什么是输入输出操作?什么是通道?14.为实现分页式虚拟存贮，页表中至少应含有哪些内容?15．存储管理的基本任务是什么？16．什么是物理设备？什么是逻辑设备？两者之间有什么区别和联系？17．什么是根目录？18．操作系统引导和装入有几种方式？它们各自的特点是什么？19．rm命令的功能是什么？如果命令后增加选项－r又有什么意义？20.虚拟存储器的基本特征是什么?虚拟存储器的容量主要受到哪两方面的限制?(5分) 21．计算机系统中产生死锁的根本原因是什么?一般解决死锁的方法有哪三种?(4分)22. 什么是操作系统?23 存储管理的主要功能是什么？24 解释下列与存储管理有关的名词：地址空间与存储空间；逻辑地址与物理地址；虚地址与实地址；地址再定位；虚拟存储器。
25 什么是请求页式管理？能满足用户那些需要？26 请求页式管理中有哪几种常用的页面淘汰算法？试比较它们的优缺点。
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3、把Base + offset，就是要转换的线性地址了。
还是挺简单的，对于软件来讲，原则上就需要把硬件转换所需的信息准备好，就可以让硬件来完成这个转换了。OK，来看看Linux怎么做的。
2、CPU段式内存管理，逻辑地址如何转换为线性地址
一个逻辑地址由两部份组成，段标识符: 段内偏移量。段标识符是由一个16位长的字段组成，称为段选择符。其中前13位是一个索引号。后面3位包含一些硬件细节，如图：
最后两位涉及权限检查，本贴中不包含。
索引号，或者直接理解成数组下标--那它总要对应一个数组吧，它又是什么东东的索引呢？这个东东就是"段描述符(segment descriptor)"，呵呵，段描述符具体地址描述了一个段（对于"段"这个字眼的理解，我是把它想像成，拿了一把刀，把虚拟内存，砍成若干的截--段）。这样，很多个段描述符，就组了一个数组，叫"段描述符表"，这样，可以通过段标识符的前13位，直接在段描述符表中找到一个具体的段描述符，这个描述符就描述了一个段，我刚才对段的抽像不太准确，因为看看描述符里面究竟有什么东东--也就是它究竟是如何描述的，就理解段究竟有什么东东了，每一个段描述符由8个字节组成，如下图：
3、Linux的段式管理
Intel要求两次转换，这样虽说是兼容了，但是却是很冗余，呵呵，没办法，硬件要求这样做了，软件就只能照办，怎么着也得形式主义一样。
另一方面，其它某些硬件平台，没有二次转换的概念，Linux也需要提供一个高层抽像，来提供一个统一的界面。所以，Linux的段式管理，事实上只是"哄骗"了一下硬件而已。
CPU将一个虚拟内存空间中的地址转换为物理地址，需要进行两步：首先将给定一个逻辑地址（其实是段内偏移量，这个一定要理解！！！），CPU要利用其段式内存管理单元，先将为个逻辑地址转换成一个线程地址，再利用其页式内存管理单元，转换为最终物理地址。
这样做两次转换，的确是非常麻烦而且没有必要的，因为直接可以把线性地址抽像给进程。之所以这样冗余，Intel完全是为了兼容而已。
.quad 0x00cf92000000ffff /* 0x60 */
.quad 0x00cffa000000ffff /* 0x73 user 4GB code at 0x00000000 */
线性地址(linear address)或也叫虚拟地址(virtual address)
跟逻辑地址类似，它也是一个不真实的地址，如果逻辑地址是对应的硬件平台段式管理转换前地址的话，那么线性地址则对应了硬件页式内存的转换前地址。
-------------------------------------------------------------
.quad 0x00cff2000000ffff /* 0x7b user 4GB data at 0x00000000 */
按照前面段描述符表中的描述，可以把它们展开，发现其16-31位全为0，即四个段的基地址全为0。
这样，给定一个段内偏移地址，按照前面转换公式，0 + 段内偏移，转换为线性地址，可以得出重要的结论，"在Linux下，逻辑地址与线性地址总是一致（是一致，不是有些人说的相同）的，即逻辑地址的偏移量字段的值与线性地址的值总是相同的。！！！"
另一类"页"，我们称之为物理页，或者是页框、页桢的。是分页单元把所有的物理内存也划分为固定长度的管理单位，它的长度一般与内存页是一一对应的。
这里注意到，这个total_page数组有2^20个成员，每个成员是一个地址（32位机，一个地址也就是4字节），那么要单单要表示这么一个数组，就要占去4MB的内存空间。为了节省空间，引入了一个二级管理模式的机器来组织分页单元。文字描述太累，看图直观一些：
按照Intel的本意，全局的用GDT，每个进程自己的用LDT--不过Linux则对所有的进程都使用了相同的段来对指令和数据寻址。即用户数据段，用户代码段，对应的，内核中的是内核数据段和内核代码段。这样做没有什么奇怪的，本来就是走形式嘛，像我们写年终总结一样。
include/asm-i386/segment.h
这些东东很复杂，虽然可以利用一个数据结构来定义它，不过，我这里只关心一样，就是Base字段，它描述了一个段的开始位置的线性地址。
Intel设计的本意是，一些全局的段描述符，就放在"全局段描述符表(GDT)"中，一些局部的，例如每个进程自己的，就放在所谓的"局部段描述符表(LDT)"中。那究竟什么时候该用GDT，什么时候该用LDT呢？这是由段选择符中的T1字段表示的，=0，表示用GDT，=1表示用LDT。
[Copy to clipboard] [ - ]
CODE:
#define GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_CS 14
#define __USER_CS (GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_CS * 8 + 3)
#define GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_DS 15
打住了，这个问题再说下去，就收不住了。
逻辑地址(logical address)
Intel为了兼容，将远古时代的段式内存管理方式保留了下来。逻辑地址指的是机器语言指令中，用来指定一个操作数或者是一条指令的地址。以上例，我们说的连接器为A分配的0x08111111这个地址就是逻辑地址。
--不过不好意思，这样说，好像又违背了Intel中段式管理中，对逻辑地址要求，"一个逻辑地址，是由一个段标识符加上一个指定段内相对地址的偏移量，表示为 [段标识符：段内偏移量]，也就是说，上例中那个0x08111111，应该表示为[A的代码段标识符: 0x08111111]，这样，才完整一些"
把其中的宏替换成数值，则为：
[Copy to clipboard] [ - ]
CODE:
#define __USER_CS 115 [00000000 1110 0 11]
#define __USER_DS 123 [00000000 1111 0 11]
忽略了太多的细节，例如段的权限检查。呵呵。
Linux中，绝大部份进程并不例用LDT，除非使用Wine ，仿真Windows程序的时候。
4.CPU的页式内存管理
CPU的页式内存管理单元，负责把一个线性地址，最终翻译为一个物理地址。从管理和效率的角度出发，线性地址被分为以固定长度为单位的组，称为页(page)，例如一个32位的机器，线性地址最大可为4G，可以用4KB为一个页来划分，这页，整个线性地址就被划分为一个tatol_page[2^20]的大数组，共有2的20个次方个页。这个大数组我们称之为页目录。目录中的每一个目录项，就是一个地址--对应的页的地址。
有了这样的抽像，一个程序，就可以使用比真实物理地址大得多的地址空间。（拆东墙，补西墙，银行也是这样子做的），甚至多个进程可以使用相同的地址。不奇怪，因为转换后的物理地址并非相同的。
--可以把连接后的程序反编译看一下，发现连接器已经为程序分配了一个地址，例如，要调用某个函数A，代码不是call A，而是call 0x0811111111 ，也就是说，函数A的地址已经被定下来了。没有这样的"转换"，没有虚拟地址的概念，这样做是根本行不通的。
#define __USER_DS (GDT_ENTRY_DEFAULT_USER_DS * 8 + 3)
#define GDT_ENTRY_KERNEL_BASE 12
#define GDT_ENTRY_KERNEL_CS (GDT_ENTRY_KERNEL_BASE + 0)
GDT在内存中的地址和大小存放在CPU的gdtr控制寄存器中，而LDT则在ldtr寄存器中。
好多概念，像绕口令一样。这张图看起来要直观些：
首先，给定一个完整的逻辑地址[段选择符：段内偏移地址]，
1、看段选择符的T1=0还是1，知道当前要转换是GDT中的段，还是LDT中的段，再根据相应寄存器，得到其地址和大小。我们就有了一个数组了。
#define __KERNEL_CS (GDT_ENTRY_KERNEL_CS * 8)
#define GDT_ENTRY_KERNEL_DS (GDT_ENTRY_KERNEL_BASE + 1)
#define __KERNEL_DS (GDT_ENTRY_KERNEL_DS * 8)
如上图，
1、分页单元中，页目录是唯一的，它的地址放在CPU的cr3寄存器中，是进行地址转换的开始点。万里长征就从此长始了。
2、每一个活动的进程，因为都有其独立的对应的虚似内存（页目录也是唯一的），那么它也对应了一个独立的页目录地址。--运行一个进程，需要将它的页目录地址放到cr3寄存器中，将别个的保存下来。
#define __KERNEL_CS 96 [00000000 1100 0 00]
#define __KERNEL_DS 104 [00000000 1101 0 00]
方括号后是这四个段选择符的16位二制表示，它们的索引号和T1字段值也可以算出来了
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虚拟内存(virtual memory)
这是对整个内存（不要与机器上插那条对上号）的抽像描述。它是相对于物理内存来讲的，可以直接理解成"不直实的"，"假的"内存，例如，一个0x08000000内存地址，它并不对就物理地址上那个大数组中0x08000000 - 1那个地址元素；
之所以是这样，是因为现代操作系统都提供了一种内存管理的抽像，即虚拟内存（virtual memory）。进程使用虚拟内存中的地址，由操作系统协助相关硬件，把它"转换"成真正的物理地址。这个"转换"，是所有问题讨论的关键。