深度解析 | 嵌入式系统“四个地址”的真相你知道吗？

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物理地址

计算机在运行程序时，需要对代码指令及相关数据进行保存，而这些数据将会保存到内存(包括RAM和ROM)中。为了能够在读取数据时，可以直接找到数据的位置所在，因此，会对内存进行编号，从0开始顺序编号，直到其支持的最大存储单元。计算机便是根据这个编号进行数据的读写操作，而这个编号就叫做物理地址。

物理地址，即机器内主存的地址，包括RAM和ROM。因此，存储器的物理地址空间是呈线性增长的。它是用二进制数来表示的，是无符号整数，书写格式为十六进制数。cpu通过“外部地址总线上的物理地址进行寻址”从而进行数据的读写，该地址就是内存储器中的实际有效地址，也叫作绝对地址。

在一台计算机中，计算机系统为了标示唯一的一个内存单元，操作系统会给每一个内存单元编上一个绝对的号，计算机系统就通过这个编号来定为每一个内存单元的物理位置，这个编号称为内存的物理地址。

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虚拟地址

在实际使用中，应用程序不会直接对内存中的数据进行修改。此时，“操作系统为应用程序提供一个统一的内存访问接口”，这个接口就是虚拟地址。所有的应用程序只需要面向虚拟地址进行编写，而不用考虑实际的物理地址的使用情况。

这样做的好处：

1）不直接对内存进行读写，保证了内存的安全性。

2）方便编译器和操作系统安排程序的地址分布。

3）方便进程之间隔离。

4）虚拟内存管理最主要的作用是让每个进程有独立的地址空间(进程间的安全)。

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逻辑地址

在虚拟地址中会对虚拟地址进行分区（以32位的操作系统为例）：

程序在使用空间地址时，使用的是虚拟地址的空间，而在虚拟空间中，会对其进行了划分，如上图所示。

此时，程序定义一个变量，会开辟对应的空间存放数据。这个时候，是通过找到对应的“空间首地址(逻辑段) + (段内)偏移地址” 来进行数据的访问，这种访问数据的方式，就叫做偏移地址。

总结：

逻辑地址是指操作系统或应用程序面对的存储单元地址的表示形式。

分段存储管理方式把内存划分为多个逻辑段（代码段、数据段、堆栈段等)，从而把不同的数隔离开。这种情况下，用 “段起始地址+段内偏移地址” 这种形式来描述数据地址就是很自然的，这就是所谓的逻辑地址。

它的描述形式是：

段号: 段号用来查找段的起始地址，它被存储在段寄存器中

偏移地址/有效地址: 存储单元的物理地址与所在段起始地址的差值

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线性地址

线性地址，是逻辑地址到物理地址变换之间的中间层。在分段部件中逻辑地址是段中的偏移地址，然后加上基地址就是线性地址。是一个32位无符号整数，可以用来表示高达4GB的地址，也就是，高达4294967296个内存单元。

线性地址通常用十六进制数字表示，值得范围从Ox00000000到Ox11ff）程序代码会产生逻辑地址，通过逻辑地址变换就可以生成一个线性地址。如果启用了分页机制，那么线性地址可以再经过变换以产生一个物理地址。如果没有启用分页机制，那么线性地址直接就是物理地址。

看到这里，对嵌入式系统中物理地址、虚拟地址、逻辑地址、线性地址这四种地址的特点及区别有没有了解清楚呢？欢迎评论区留言交流哦~