在计算机系统中,物理地址是用于唯一标识内存中某个特定位置的地址。它不同于逻辑地址,逻辑地址是程序使用的抽象地址,而物理地址是硬件实际使用的地址。
物理地址的查找原理
为了将逻辑地址翻译成物理地址,计算机使用了一种称为地址转换(AT)的技术。AT由以下几个步骤组成:
-
页面表查找:逻辑地址被分成两部分:页号和偏移量。页号用于在页面表中查找相应的页表项(PTE)。PTE包含指向物理页面帧的指针。
-
物理地址计算:物理地址是通过将页表项中的物理页面帧号与偏移量相结合来计算的。
以下是地址转换过程的更详细说明:
-
逻辑地址:逻辑地址被分成两部分:页号(左)和偏移量(右)。
-
页面表查找:页号用于在页面表(PT)中查找相应的PTE。
-
PTE内容:PTE包含以下信息:
-
有效位:表明PTE是否有效。
-
脏位:表明页面是否已被修改。
-
物理页面帧号:页号被翻译成物理页面帧号。
-
物理地址计算:物理地址是通过将物理页面帧号与偏移量相结合来计算的。
操作步骤
以下是如何手动查找物理地址的操作步骤:
-
将逻辑地址分成两部分:页号(左)和偏移量(右)。
-
在页面表中查找页号对应的PTE。
-
检查PTE的有效位,确保它有效。
-
从PTE中提取物理页面帧号。
-
将物理页面帧号与偏移量相结合,得到物理地址。
示例
假设我们有一个逻辑地址:0x00400010。页面大小为4KB,这意味着页面号为0x00000010,偏移量为0x0010。
页面表如下:
| 页号 | PTE |
|---|---|
| 0x00000000 | 无效 |
| 0x00000010 | 有效 | 物理页面帧号:0x00001000 |
使用上面介绍的步骤,我们可以找到物理地址:
-
页号:0x00000010
-
PTE:有效 | 物理页面帧号:0x00001000
-
物理地址:0x0000100010 (0x00001000物理页面帧号 + 0x0010偏移量)
结论
理解物理地址的查找原理对于了解计算机系统内存管理的至关重要。通过手动查找物理地址,我们可以深入了解地址转换过程,从而更好地理解计算机如何把逻辑地址翻译成物理地址。