进程地址空间

 

地址空间的大小取决于系统的架构和操作系统的实现。在32位系统中，地址空间大小为2的32次方（约为4GB）。而在64位系统中，地址空间大小为2的64次方。

进程地址空间的划分使得不同的数据和代码可以在不同的区域中进行管理和保护。不同的区域具有不同的访问权限和特性，例如代码段是只读的，堆和栈是可读写的。进程地址空间也为操作系统提供了机会，以提供虚拟内存管理、内存映射和安全性等功能。

物理内存

我们前面学习文件的时候已经知道文件系统IO访问时的基本单位是4KB大小，所以我们的程序从磁盘加载到物理内存时都是以4KB为单位进行拷贝的，所以物理内存的使用情况也就是以4KB为单位的。而物理内存一般都是GB为单位的，所以操作系统就要对物理内存的属性以及使用情况进行管理，创建struct page的结构体数组描述每一个4KB单位的物理内存（页框）。

 

虚拟内存与物理内存的映射

我们假设是在32位系统下，那么地址空间的大小就是4GB，而页表会将虚拟地址和物理地址构建映射，所以一行页表最少就存了两个地址，8字节大小，页表行还有一些字段标识着是否要进行缺页中断，以及读写权限……那么一行页表也就占了将近10字节大小，而4GB的地址空间所需要的页表大小就是40GB，显然是不可能的。

 其实我们的页表结构并不是这个样子的，而真实的页表是被划分成页目录和页表项的，而我们的32为系统下的虚拟地址就是32个0、1组成的比特位，其实是被划分成了10+10+12的模式的，前面10个比特位可以表示0~1023的数据范围，而我们的页目录是开辟了1024个空间的数组，其中数组下标对应的就是虚拟地址的前10个比特位。而页目录每一个数组下标对应的内容指向下一级页表项。下一级页表项也被开辟了1024个空间用来存放地址的再10个比特位，其中数组下标对应的就是这10个比特位的排列，其中存放数据就是物理空间中的页框的起始地址。而我们知道页框的大小是4KB，而我们应该找的是字节地址，还剩下虚拟地址的最后12位就派生用场了，12个比特位对应的组合方式就是2^12种，恰好就是 4KB=2^12字节 大小。所以这剩下的12位相当于起到了偏移量的作用。