地址总线、物理地址、虚拟地址讲解

什么是地址总线？

地址总线(Address Bus ；又称位址总线）属于一种电脑总线（一部份)，是由CPU或有DMA能力的单元，用来沟通这些单元想要存取(读取/写入)电脑内存元件/地方的实体位址。

换而言之，就是cpu能够访问内存的范围。

我们平时所说的计算机是32位，64位，指的是计算机的CPU中寄存器的最大存储长度，如果寄存器中最大存储32bit的数据，就称之为32位系统。在计算机中，数据一般都是在硬盘，内存和寄存器之间进行来回存取。CPU通过3种总线把各组成部分联系在一起：地址总线，数据总线和控制总线。地址总线的宽度决定了CPU的寻址能力，也就是CPU能达到的最大地址范围。内存是通过地址来管理的，CPU想从内存中的某个地址空间上存取一个数据，CPU就需要在地址总线上输出这个存储单元的地址。假如地址总线的宽度是8位，能表示的最大地址空间就是256字节，能找到内存中最大的存储单元是255这个格子（从0开始）。即使内存条的实际空间是2G字节，CPU也没法使用后面的内存地址空间。如果地址总线的宽度是32位，那么能表示的最大地址就是2的32次方，也就是4G字节的空间。

举例说明︰装了32位的win7系统，明明内存条86，可是系统只识别了3.8G ,装了64位，才能识别到8g。

32位能表示/访问4,294,967,296 bit

换算一下就是：

bit	4,294,967,296
kbit	4,194,304
mbit	4,096
gbit	4

我们可以使用指令来查看树莓派的内存有多大，cat /proc/meminfo

如图所示，32位的树莓派，949M约1G内存大小。

什么是物理地址？

在存储器里以字节为单位存储信息，为正确地存放或取得信息，每一个字节单元给以一个唯一的存储器地址，称为物理地址（Physical Address），又叫实际地址或绝对地址。

什么是虚拟地址？

虚拟地址是Windows程序时运行在386保护模式下，这样程序访问存储器所使用的逻辑地址称为虚拟地址，是基于算法的地址（软件层面的假地址）。

三者的作用

虚拟地址 (virtual address): CPU启动保护模式后，程序运行在虚拟地址空间中。注意，并不是所有的“程序”都是运行在虚拟地址中。CPU在启动的时候是运行在实模式的，Bootloader以及内核在初始化页表之前并不使用虚拟地址，而是直接使用物理地址的。

如果CPU寄存器中的分页标志位被设置，那么执行内存操作的机器指令时，CPU（准确来说，是MMU，即Memory Management Unit，内存管理单元）会自动根据页目录和页表中的信息，把虚拟地址转换成物理地址，完成该指令。

我们的32位树莓派物理内存约1G，CPU可以识别的范围是约4G，假设你的程序在磁盘超过1个G，物理地址不够用，大概率运行不起来或者崩掉，此时就需要虚拟地址来帮助我们扩大虚拟的容量（准确说是映射），将我们的物理地址通过分页机制（页表mmu）映射到虚拟地址，我们写的代码都是操控的虚拟地址，上层应用程序都是运行在虚拟地址中的。

参考：https://blog.csdn.net/qq_55299368/article/details/118875855