微觀理解

內(nèi)存管理單元（MMU）的一個(gè)重要功能是使系統(tǒng)能夠運(yùn)行多個(gè)任務(wù)，作為獨(dú)立的程序運(yùn)行在他們自己的 私有虛擬內(nèi)存空間。

它們不需要了解系統(tǒng)的物理內(nèi)存圖，即硬件實(shí)際使用的地址，也不需要了解可能在同一時(shí)間執(zhí)行的其他程序。

所以在這種時(shí)候其實(shí)也要注意，你到底是使用的物理內(nèi)存還是虛擬內(nèi)存，使用的同一片內(nèi)存，會(huì)不會(huì)出現(xiàn)踩踏內(nèi)存的現(xiàn)象。

你可以為每個(gè)程序使用相同的虛擬內(nèi)存地址空間。

你也可以使用一個(gè)連續(xù)的虛擬內(nèi)存地圖，即使物理內(nèi)存是碎片化的。

這個(gè)虛擬地址空間與系統(tǒng)中的實(shí)際物理內(nèi)存地圖是分開(kāi)的。

你可以編寫(xiě)、編譯和鏈接應(yīng)用程序以在虛擬內(nèi)存空間中運(yùn)行。

如下圖所示的內(nèi)存虛擬和物理視圖的系統(tǒng)實(shí)例，一個(gè)系統(tǒng)中的不同處理器和設(shè)備可能有不同的虛擬和物理地址圖。

操作系統(tǒng)對(duì)MMU進(jìn)行編程，在這兩個(gè)內(nèi)存視圖之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

要做到這一點(diǎn)，虛擬內(nèi)存系統(tǒng)中的硬件必須提供地址轉(zhuǎn)換，即把處理器發(fā)出的虛擬地址轉(zhuǎn)換為主內(nèi)存中的物理地址。

虛擬地址是你、編譯器和鏈接器在內(nèi)存中放置代碼時(shí)使用的地址。

物理地址是由實(shí)際的硬件系統(tǒng)使用的。

MMU使用虛擬地址的最重要的位來(lái)索引映射表中的條目，并確定哪個(gè)塊被訪問(wèn)。

MMU將代碼和數(shù)據(jù)的虛擬地址映射成實(shí)際系統(tǒng)中的物理地址。

這種轉(zhuǎn)換是在硬件中自動(dòng)進(jìn)行的，對(duì)應(yīng)用程序是透明的。

除了地址轉(zhuǎn)換外，MMU還控制內(nèi)存訪問(wèn)權(quán)限、內(nèi)存排序和每個(gè)區(qū)域內(nèi)存的緩存策略。

（安全地址與非安全地址的訪問(wèn)控制權(quán)限，檢查頁(yè)標(biāo)簽）

MMU使任務(wù)或應(yīng)用程序的編寫(xiě)方式要求它們對(duì)系統(tǒng)的物理內(nèi)存圖或可能同時(shí)運(yùn)行的其他程序一無(wú)所知。這使你可以為每個(gè)程序使用相同的虛擬內(nèi)存地址空間。

它還允許你使用一個(gè)連續(xù)的虛擬內(nèi)存地圖，即使物理內(nèi)存是碎片化的。這個(gè)虛擬地址空間與系統(tǒng)中的實(shí)際物理內(nèi)存地圖是分開(kāi)的。應(yīng)用程序被編寫(xiě)、編譯和鏈接以在虛擬內(nèi)存空間中運(yùn)行。

這個(gè)就回到了我之前說(shuō)的這個(gè)MMU本質(zhì)上提供的能力。