virtuell zur physischen Adressübersetzung:Eine Reise durch das Gedächtnis
Virtuelle Adressen sind die von Programmen verwendeten Adressen, während physische Adressen die tatsächlichen Standorte im RAM sind, an denen Daten gespeichert werden. Diese Übersetzung ist aus mehreren Gründen von wesentlicher Bedeutung:
1. Schutz: Jeder Prozess läuft in seinem eigenen virtuellen Adressraum und verhindert, dass ein Prozess einen anderen stört.
2. Effizienz: Prozesse können geladen und in den Speicher geladen werden, ohne andere Prozesse zu beeinflussen und die Speicherverwendung zu maximieren.
3. Flexibilität: Die gleiche virtuelle Adresse kann auf verschiedene physische Adressen hinweisen, die eine dynamische Speicherzuweisung ermöglichen.
So funktioniert virtuell zur physischen Adressübersetzung:
1. Speicherverwaltungseinheit (MMU): Diese Hardwarekomponente ist für den Übersetzungsprozess verantwortlich. Es verwendet eine -Seiten -Tabelle Virtuelle Adressen an physische Adressen abbilden.
2. Seitentabelle: Diese Tabelle ist eine Datenstruktur, die Zuordnungen zwischen virtuellen und physischen Adressen speichert. Jeder Eintrag in der Seitentabelle ist eine Seite im Speicher, bei dem es sich um eine Einheit mit fester Größe handelt (typischerweise 4KB).
3. Virtuelle Adressabteilung: Die virtuelle Adresse ist in zwei Teile unterteilt:
* Seitenzahl: Identifiziert die Seite mit den gewünschten Daten.
* Offset: Identifiziert den Ort der Daten innerhalb der Seite.
4. SACHE TABELLE SOUCH: Die MMU verwendet die Seitennummer, um den entsprechenden Eintrag in der Seitentabelle zu finden. Dieser Eintrag enthält die physische Adresse der Seite im Speicher.
5. Physikalische Adressberechnung: Die physische Adresse wird berechnet, indem die physische Seitenadresse aus der Seitentabelle mit dem Offset aus der virtuellen Adresse kombiniert wird.
Beispiel:
* virtuelle Adresse: 0x12345678
* Seitengröße: 4KB (4096 Bytes)
* Seitenzahl: 0x12345 (berechnet durch Teilen der virtuellen Adresse durch die Seitengröße)
* Offset: 0x678 (der verbleibende Teil der virtuellen Adresse)
Die MMU schaut in der Seitentabelle die Seitennummer (0x12345) nach und findet die entsprechende physikalische Seitenadresse, z. B. 0xabcdef00.
* Physische Adresse: 0xabcdef00 + 0x678 =0xABCDEF678
Zusätzliche Details:
* Multi-Level-Seitentabellen: Um die Effizienz für größere Adressräume zu verbessern, können Seitentabellen mit mehreren Ebenen hierarchisch sein.
* Übersetzungs -Lookaside -Puffer (TLB): Die MMU verwendet häufig einen Cache namens TLB, um kürzlich gebrauchte Übersetzungen zu speichern. Dies beschleunigt die Adressübersetzung, indem wiederholte Seiten -Tabellen -Nachschläge vermieden werden.
* Virtueller Speicher: Das Konzept des virtuellen Adressraums ermöglicht die Verwendung des virtuellen Speichers, bei dem Daten auf dem Sekundärspeicher (wie Festplatten) gespeichert und nach Bedarf in den RAM ausgetauscht werden können.
Verständnis dieses Prozesses ist entscheidend, um zu verstehen, wie Betriebssysteme den Speicher verwalten und wie Programme in RAM auf Daten zugreifen.
