Linux操作系统基础知识之二:内存寻址

本文涉及的产品
公网NAT网关,每月750个小时 15CU
简介: Q1.        什么是物理地址?什么是虚地址?什么是线性地址? A: 1)        将主板上的物理内存条所提供的内存空间定义为物理内存空间,其中每个内存单元的实际地址就是物理地址; 2)        将应用程序员看到的内存空间定义为虚拟地址空间(或地址空间),其中的地址就叫做虚拟地址(或虚地址),一般用“段:偏移量”的形式来描述,如A815:CF2D; 3)        线性地址空间是指一段连续的、不分段的、范围为0~4GB的地址空间,一个线性地址就是线性地址空间的一个绝对地址。
Q1.        什么是物理地址?什么是虚地址?什么是线性地址?

A:

1)        将主板上的物理内存条所提供的内存空间定义为物理内存空间,其中每个内存单元的实际地址就是物理地址;

2)        将应用程序员看到的内存空间定义为虚拟地址空间(或地址空间),其中的地址就叫做虚拟地址(或虚地址),一般用“段:偏移量”的形式来描述,如A815:CF2D;

3)        线性地址空间是指一段连续的、不分段的、范围为0~4GB的地址空间,一个线性地址就是线性地址空间的一个绝对地址。

 

Q2.        在保护模式下,MMU如何把一个虚地址转换为物理地址?

A:在保护模式下,内存管理单元(MMU)由一个或一组芯片组成,其功能是指虚拟地址映射为物理地址,即进行地址转换;MMU是一种硬件电路,它包含分段部件和分页部件两个部件,分别叫做分段机制和分页机制,分段机制是把一个虚拟地址转换为线性地址,分页机制是把一个线性地址转换为物理地址。

 

Q3.        为什么对32位线性地址空间要采用两级页表?

A:页表是把线性地址映射到物理地址的一种数据结构,4GB的线性空间可以被划分为1M个4KB大小的页,每个页表项占4字节,则1M个页表项的页表就需要占用4MB空间,而且还要求是连续的,于是采用两级页表来实现;两级页表就是对页表再进行分页,第一级称为页目录,其中存放关于页表的信息;4MB的页表再次分页,可以分为1K个4KB大小的页。

 

Q4.        页面高速缓存的作用是什么?Linux为什么主要采用分页机制来实现虚拟存储管理?它为什么采用三级分页模式而不是两级?

A:

1)        页面高速缓存自动保留处理器最近使用的32项页表项,因此可以覆盖128KB范围的内存;

2)        Linux主要采用分页机制来实现虚拟存储器管理,原因为:

A.      Linux的分段机制使得所有的进程都使用相同的段寄存器,这使得内存管理变得简单;

B.      Linux的设计目标之一就是能够被移植到绝大多数流行的处理平台上,但许多RISC处理器支持的分段功能非常有限;为了保证可移植性,Linux采用三级分页模式,因为许多处理器都采用64位结构;Linux定义了三种类型的页表:页目录(PGD)、中间目录(PMD)和页表(PT)。

相关实践学习
每个IT人都想学的“Web应用上云经典架构”实战
本实验从Web应用上云这个最基本的、最普遍的需求出发,帮助IT从业者们通过“阿里云Web应用上云解决方案”,了解一个企业级Web应用上云的常见架构,了解如何构建一个高可用、可扩展的企业级应用架构。
目录
相关文章
|
8天前
|
缓存 资源调度 安全
深入探索Linux操作系统的心脏——内核配置与优化####
本文作为一篇技术性深度解析文章,旨在引领读者踏上一场揭秘Linux内核配置与优化的奇妙之旅。不同于传统的摘要概述,本文将以实战为导向,直接跳入核心内容,探讨如何通过精细调整内核参数来提升系统性能、增强安全性及实现资源高效利用。从基础概念到高级技巧,逐步揭示那些隐藏在命令行背后的强大功能,为系统管理员和高级用户打开一扇通往极致性能与定制化体验的大门。 --- ###
29 9
|
8天前
|
缓存 运维 网络协议
深入Linux内核架构:操作系统的核心奥秘
深入Linux内核架构:操作系统的核心奥秘
24 2
|
12天前
|
缓存 网络协议 Linux
Linux操作系统内核
Linux操作系统内核 1、进程管理: 进程调度 进程创建与销毁 进程间通信 2、内存管理: 内存分配与回收 虚拟内存管理 缓存管理 3、驱动管理: 设备驱动程序接口 硬件抽象层 中断处理 4、文件和网络管理: 文件系统管理 网络协议栈 网络安全及防火墙管理
34 4
|
10天前
|
安全 网络协议 Linux
Linux操作系统的内核升级与优化策略####
【10月更文挑战第29天】 本文深入探讨了Linux操作系统内核升级的重要性,并详细阐述了一系列优化策略,旨在帮助系统管理员和高级用户提升系统的稳定性、安全性和性能。通过实际案例分析,我们展示了如何安全有效地进行内核升级,以及如何利用调优技术充分发挥Linux系统的潜力。 ####
31 1
|
14天前
|
物联网 Linux 云计算
Linux操作系统的演变与未来趋势####
【10月更文挑战第29天】 本文深入探讨了Linux操作系统从诞生至今的发展历程,分析了其在服务器、桌面及嵌入式系统领域的应用现状,并展望了云计算、物联网时代下Linux的未来趋势。通过回顾历史、剖析现状、预测未来,本文旨在为读者提供一个全面而深入的视角,以理解Linux在当今技术生态中的重要地位及其发展潜力。 ####
|
19天前
|
边缘计算 人工智能 运维
Linux操作系统:开源力量的崛起与影响###
一场技术革命的回顾 回溯至1991年,当Linus Torvalds宣布Linux操作系统的诞生时,世界或许并未意识到这一举措将如何深刻地改变技术领域的面貌。本文旨在探讨Linux操作系统的发展历程、核心特性、以及它如何引领了一场开源运动,重塑了软件行业的生态。从最初的个人爱好项目成长为全球最广泛采用的服务器操作系统之一,Linux的故事是技术创新与社区精神共同推动下的辉煌篇章。 ###
|
18天前
|
人工智能 安全 Linux
|
20天前
|
物联网 Linux 5G
Linux操作系统的演变与未来趋势####
本文深入探讨了Linux操作系统的发展历程,从最初的一个学生项目到如今全球最流行的开源操作系统之一。文章将分析Linux的核心优势、关键特性以及它在云计算、物联网和嵌入式系统中的应用前景。通过具体案例展示Linux如何推动技术创新,并预测其在未来技术生态中的角色。本文旨在为读者提供一个全面而深入的理解,帮助他们认识到Linux在现代计算环境中的重要性及其未来的潜力。 ####
|
20天前
|
人工智能 安全 物联网
Linux操作系统的演变与未来:从开源精神到万物互联的基石###
本文是关于Linux操作系统的演变、现状与未来的深度探索。Linux,这一基于Unix的开源操作系统,自1991年由林纳斯·托瓦兹(Linus Torvalds)学生时代创造以来,已经彻底改变了我们的数字世界。文章首先追溯了Linux的起源,解析其作为开源项目的独特之处;随后,详细阐述了Linux如何从一个小众项目成长为全球最广泛采用的操作系统之一,特别是在服务器、云计算及嵌入式系统领域的主导地位。此外,文章还探讨了Linux在推动技术创新、促进协作开发模式以及保障信息安全方面的作用,最后展望了Linux在未来技术趋势中的角色,包括物联网、人工智能和量子计算等前沿领域的潜在影响。 ###
|
24天前
|
存储 Linux Shell
深入理解Linux操作系统的启动过程
【10月更文挑战第21天】本文将深入浅出地介绍Linux操作系统的启动过程,包括BIOS、引导加载程序、内核初始化和系统服务启动等环节。通过阅读本文,您将了解到Linux启动过程中的关键步骤和相关概念,以及如何优化启动速度。