作業系統虛擬位址轉換為實體地址是如何避免衝突的？

1樓：jiangtao9999

你都說了分頁，又有頁表概念了，為什麼理解不了？

頁表等於是告訴了作業系統，哪個頁是哪個程式用的。

作業系統遇到記憶體訪問時，通過查詢頁表就可以知道記憶體什麼地方歸誰用。之後再去對應去翻譯虛擬位址和實際位址就行了。這個轉換我記得 CPU 自己的功能不需要作業系統自己實現，除非沒有 MMU 。

至於程式，原則上是不需要考慮物理記憶體位址的，每個程式自己都是獲得了整個硬體設計上支援的全部記憶體空間。當然這是虛擬的。包括 32 位計算機計算機只有 1G 記憶體，但是在應用程式上，依然有 4G 記憶體的空間。

這個虛擬的空間和實際物理記憶體位址，是靠作業系統和 CPU 去翻譯的。

至於頁表怎麼管理，我印象裡這個要看 CPU 的設計，有些作業系統是兩個頁表，乙個核心用乙個使用者程式用，也有作業系統是乙個頁表，各有優缺點。沒印象有作業系統是乙個應用乙個頁表的，不過這東西都在使用者頁表上，不排除通過特殊手段來限制範圍，讓乙個程式固定在乙個範圍內來提供快速查詢。

頁表應該是每個程式都有自己的好幾個專案，裡面就是標註程式自己的虛擬頁位址和實體地址的對應關係。我印象裡，有些作業系統固定乙個頁就是 64/128M，當然也有大有小，有些系統好像還支援動態大小。

所有在這個區間內的訪問，通過這乙個轉換可以知道記憶體的對應關係。至於置換，我記得有些作業系統是用 3 級頁表，專門記錄不在記憶體裡面的頁表，以及空閒的交換區容量。

嗯，很多年前看的，是不是正確不清楚了。僅供參考。

2樓：海淀遊民

Q1、我覺得你是混淆了軟硬體的功能。

設程序要從乙個位址 vaddr 讀出乙個整形值（設4個位元組），CPU 根據頁表暫存器拿到頁表實體地址，再在頁表中用 vaddr 查出實際的實體地址 paddr，最後從 paddr 處讀出四個位元組。

以上過程是 CPU 的硬體功能。也就是說，作業系統是利用了硬體的功能來實現程序間記憶體隔離，如果硬體不支援，作業系統自己是做不了這件事的。

所以，乙個程序在執行前，作業系統要為它設定好頁表暫存器，讓它指向程序自己專屬的頁表。

如果上面的看懂了，你就應該能明白了：

1、兩個程序的虛位址可以完全是一樣的，只要經過頁表翻譯後指向不同的物理記憶體位址即可

2、乙個程序所佔據的物理頁，完全可以是不連續的，甚至在物理上順序是無所謂的

實際上，乙個應用程式裡資料的虛位址，已經被編譯器寫死了。

一般的帶頁式記憶體轉換的CPU，例如英特爾CPU，都有個標誌位，指示記憶體是否使用頁暫存器進行翻譯，硬體啟動時，該標誌位不做翻譯，作業系統第乙個被載入系統，這時它就可以：

1、獲取全部的物理記憶體頁，並建表管理起來

2、設定好自己的頁表，設定標誌位使用翻譯，進入翻譯模式（英特爾叫保護模式）。

關於後面的缺頁按需載入。

當程序的某個頁表位址為空（0x000……），CPU 硬體會丟擲異常，並呼叫一段事先註冊好的程式去處理（已經被作業系統註冊了），那個程式就會檢查，程序想要訪問的位址是否合法，如果合法，就從空閒物理頁中拿出乙個填入程序的頁表，恢復回程序繼續執行。