Genereringen av en fysisk adress beror starkt på operativsystemets minneshanteringssystem och datorarkitekturen. Det finns inte en enda universell algoritm. Den allmänna processen innebär emellertid att kartlägga en logisk (virtuell) adress till en fysisk adress. Denna kartläggning är avgörande eftersom:
* Skydd: Flera processer körs samtidigt och var och en behöver sitt eget isolerade minnesutrymme. Direkt användning av fysiska adresser skulle leda till kaos och säkerhetssårbarheter.
* Effektivitet: Processer kanske inte behöver allt deras tilldelade minne på en gång. Kartläggning möjliggör effektiv användning av fysisk RAM.
* Minnesdelning: Processer kan behöva dela vissa minnesregioner. Kartläggningen hjälper till att hantera denna delning säkert.
Här är en uppdelning av processen med fokus på det vanligaste tillvägagångssättet med sökning:
1. Logisk adressgenerering: Ett program genererar en logisk adress (även kallad en virtuell adress). Detta är den adress som programmet använder, oberoende av den fysiska minneslayouten. Det består vanligtvis av två delar:
* Sidnummer: Identifierar vilken sida programmet har åtkomst till.
* offset: Identifierar den specifika platsen på den sidan.
2. Sid Tabelluppslag: Operativsystemet använder en datastruktur som kallas en * sidtabell * för att översätta logiska adresser till fysiska adresser. Denna tabell är vanligtvis flera nivåer för effektivitet när det gäller att hantera stora adressutrymmen. Varje post i sidtabellen motsvarar en sida i processens virtuella minne. Posten innehåller:
* nuvarande bit: Anger om sidan för närvarande är laddad i fysiskt minne. Om inte, inträffar ett * sidfel *, vilket utlöser operativsystemet för att ladda sidan från sekundär lagring (som en hårddisk).
* ramnummer: Antalet fysiska minnesram (ett sammanhängande block av fysiskt minne) där sidan finns.
* Skyddsbitar: Ange åtkomsträttigheter (läs, skriv, kör).
3. Fysisk adressberäkning: Sidtabellposten för det givna sidnumret finns. Om den nuvarande biten är inställd beräknas den fysiska adressen genom att sammanlätta:
* ramnummer (från sidtabellen): Detta indikerar startadressen på sidan i fysiskt minne.
* offset (från den logiska adressen): Detta är samma kompensation på sidan.
4. Fysisk adress: Den resulterande sammankopplingen är den fysiska adressen som används för att komma åt minnesplatsen.
Exempel (förenklad):
Låt oss säga:
* Logisk adress:Sidnummer =2, offset =100
* Sidans tabellpost för sidnummer 2:ramnummer =5, nuvarande bit =1
* Ramstorlek =1024 byte
Den fysiska adressen skulle vara:(ramnummer * ramstorlek) + offset =(5 * 1024) + 100 =5224
Variationer och komplikationer:
* Segmentering: Ett annat minneshanteringsschema använder segment istället för sidor. Segmentering ger ett annat sätt att organisera minne, som ofta används i samband med sökning.
* Translation Lookaside Buffer (TLB): För att påskynda adressöversättningen använde en cache som heter TLB -butikerna nyligen sidtabellposter.
* Page-tabeller på flera nivåer: För mycket stora adressutrymmen är sidtabeller ofta hierarkiska (t.ex. en sidtabell som pekar på andra sidtabeller).
* Memory-mappat I/O: Vissa enheter nås med minnesadresser. Dessa kartläggningar hanteras av operativsystemet och hårdvaran.
* Adress Space Layout Randomization (ASLR): En säkerhetsfunktion som randomiserar platsen för viktiga minnesregioner för att göra exploater svårare.
Sammanfattningsvis är genereringen av en fysisk adress en komplex process som involverar flera steg och datastrukturer som hanteras av operativsystemet. Detaljerna varierar baserat på den specifika arkitekturen och operativsystemet, men kärnprincipen förblir densamma:Kartläggning av logiska adresser till fysiska adresser för skydd, effektivitet och minneshantering.
