虚拟地址怎么转换为物理地址
时间: 2024-04-29 18:06:21 浏览: 18
虚拟地址到物理地址的转换是由操作系统的内存管理单元(Memory Management Unit,MMU)完成的。它通过将虚拟地址划分为页(Page)并将其映射到物理内存中的页框(Page Frame)来实现转换。具体的步骤如下:
1. 将虚拟地址划分为页号和页内偏移量。
2. 通过页表查找该虚拟页号对应的页框号。
3. 将页框号与页内偏移量组合成物理地址。
在实际操作中,由于页表可能比较大,为了提高访问效率,通常使用一些高速缓存来存储最近经常访问的页表项,这些缓存通常被称为转换后备缓存(Translation Lookaside Buffer,TLB)。因此,在进行虚拟地址到物理地址转换时,还需要先在 TLB 中查找是否存在相应的页表项,如果存在则直接使用,否则需要从主存中读取相应的页表项并存入 TLB 中,然后再进行物理地址的生成。
相关问题
虚拟地址转换为物理地址实例
假设我们有一个 32 位的虚拟地址空间和 4KB 的页大小,同时假设我们的页表是以二级页表的形式组织的,每个页表项大小为 4 字节,那么我们可以按照以下步骤将一个虚拟地址转换为物理地址:
1. 将 32 位的虚拟地址划分为三个部分:
- 前 10 位为页目录项索引(Page Directory Index),用于查找页目录表中的对应页表项。
- 接下来的 10 位为页表项索引(Page Table Index),用于在页表中查找对应的页框号。
- 最后的 12 位为页内偏移量(Page Offset),表示该地址在页内的偏移量。
假设我们要将虚拟地址 0x12345678 转换为物理地址,那么它的页目录项索引为 0x1234,页表项索引为 0x567,页内偏移量为 0x8。
2. 根据页目录项索引找到页目录表中的对应页表项,并从中取出页表的物理地址。
假设页目录表的起始物理地址为 0x80000000,每个页表项大小为 4 字节,那么我们可以通过以下公式计算出页目录项的物理地址:
```
page_directory_entry_address = 0x80000000 + (page_directory_index * 4)
```
在这里,页目录项索引为 0x1234,所以页目录项的物理地址为 0x800049D0,从中取出页表的物理地址。
3. 根据页表项索引找到页表中的对应页框号。
假设页表的起始物理地址为 0x90000000,每个页表项大小为 4 字节,那么我们可以通过以下公式计算出页表项的物理地址:
```
page_table_entry_address = page_table_address + (page_table_index * 4)
```
在这里,页表的物理地址为 0x90001234,页表项索引为 0x567,所以页表项的物理地址为 0x90002B5C,从中取出对应的页框号。
4. 将页框号与页内偏移量组合成物理地址。
假设页大小为 4KB,那么该页的起始地址为 0x10000 * 页框号,因此,我们可以通过以下公式计算出物理地址:
```
physical_address = (page_frame_number * 0x1000) + page_offset
```
在这里,页框号为 0x123,所以该页的起始地址为 0x123000,页内偏移量为 0x8,因此物理地址为 0x123008。
通过以上步骤,我们将虚拟地址 0x12345678 转换为物理地址 0x123008。
虚拟地址转化为物理地址
虚拟地址转化为物理地址的过程是通过操作系统中的内存管理单元(MMU)实现的。MMU负责将虚拟地址转换成物理地址。
虚拟地址是由进程生成的,通常包括一个虚拟页号和一个页内偏移量。虚拟页号用于定位进程中的某个页,页内偏移量用于定位页内的某个字节。
物理地址是指计算机中实际的物理存储地址。
虚拟地址转换成物理地址的过程一般包括以下几个步骤:
1. 从进程的虚拟地址中提取虚拟页号和页内偏移量。
2. 在MMU的页表中查找虚拟页号对应的物理页框号。如果虚拟页号没有对应的物理页框号,就会触发缺页异常,需要操作系统将相应的页从磁盘中读入到内存中。
3. 将物理页框号和页内偏移量组合成物理地址。
4. 将物理地址返回给进程,进程就可以访问对应的物理存储地址。
需要注意的是,虚拟地址和物理地址之间的转换是由硬件(MMU)完成的,操作系统只需要维护页表并在必要时处理缺页异常即可。