逻辑地址的目的是什么？

Question

逻辑地址的目的是什么？为什么CPU需要生成逻辑地址？它可以直接访问可重定位寄存器基地址和限制以执行进程。为什么MMU需要在逻辑地址和物理地址之间进行映射？

- Iniyan Selvan

Answer 1

为什么需要虚拟内存？

因为它让操作系统有一种安全地管理内存的方式。

为什么需要安全的内存管理？

想象一下，如果没有逻辑地址，所有进程都可以直接访问物理地址。一个多进程操作系统同时运行几个不同的程序。假设你正在使用 MS Word 编辑重要的信件，同时在最近发布的浏览器上听音乐。但这个浏览器有 bug，并向用于存储信件编辑的单词程序的物理地址范围中写入伪值。所有信息都被破坏了！这是非常不可取的情况。

操作系统如何防止这种情况发生？

维护物理地址分配给每个进程的映射，并确保一个进程无法访问另一个进程分配的内存！

显然，将实际物理地址暴露给程序并不是一个好主意。由于内存完全由操作系统处理，我们需要一个抽象，可以提供给进程一个简单的 API，使得进程似乎正在处理物理内存，但所有分配实际上都由操作系统处理。

这就是虚拟内存的作用！

- Harshit Dhawan

---

逻辑地址的目的是什么？是防止进程使用其他进程的内存吗？为什么不能通过使用物理地址来预防这种情况？ - Aditya

Answer 2

逻辑地址的需求是为了安全地管理我们的物理内存。逻辑地址用于引用访问物理内存位置。生成逻辑地址是为了使用户程序永远不直接访问物理内存，并且该进程不会占用另一个进程获取的内存，从而破坏该进程。逻辑地址确保新进程不会占用任何其他进程占用的内存空间。

- Sachin Mewar

Answer 3

在执行时间绑定中，MMU将逻辑地址映射到物理地址，因为在这种类型的绑定中：

逻辑地址特指虚拟地址。

该地址实际上没有意义，因为它是为了让用户误以为它有大量内存来处理其进程。当进行映射时，该地址才具有意义，并且它们会得到一些在物理内存中存在的真实地址。

此外，我想提到基址寄存器和限制寄存器是通过执行特权指令加载的，特权指令是在内核模式下执行的，只有操作系统可以访问内核模式，因此CPU不能直接访问这些寄存器。

因此，首先CPU将生成逻辑地址，然后操作系统的MMU将接管并进行映射。

- Sumeet

Answer 4

编译时、加载时或执行时，进程指令和数据与内存的绑定是完成的。只有在进程在其执行期间从一个内存段移动到另一个内存段时，才会出现逻辑地址。逻辑地址是进程的地址，在任何重定位发生之前(memory address = 10)。一旦进程重定位(moved to memory address = 100)，为了将CPU重定向到正确的内存位置，内存管理单元(MMU)会在重定位寄存器(base register充当重定位寄存器)中维护重定位地址和原始地址之间的差异(100-10 = 90)。一旦CPU必须访问内存地址10中的数据，MMU就会将重定位寄存器中的值90添加到地址，并从内存地址100中获取数据。

- Vaishali Venkatesan