邏輯地址

在有地址變換功能的計算機中，訪問指令給出的地址 (操作數) 叫邏輯地址，也叫相對地址。要經過尋址方式的計算或變換才得到內存儲器中的實際有效地址，即物理地址。

各種計算機的尋址方式 (地址變換功能)都有所不同，在用匯編語言編寫程序時，要先熟悉這個機器的指令系統。

1、在有地址變換功能的計算機中，訪問指令給出的地址 (操作數) 叫邏輯地址，也叫相對地址。要經過尋址方式的計算或變換才得到內存儲器中的物理地址。

2、把用户程序中使用的地址稱為相對地址即邏輯地址。

3、邏輯地址由兩個16位的地址分量構成，一個為段基值，另一個為偏移量。兩個分量均為無符號數編碼。 ^[1] 

1、這樣該存儲單元的地址就可以用段基址(段地址)和段內偏移量(偏移地址)來表示，段基址確定它所在的段居於整個存儲空間的位置，偏移量確定它在段內的位置，這種地址表示方式稱為邏輯地址，通常表示為段地址:偏移地址的形式。

2、所謂邏輯地址是指按數據的邏輯塊號給出的磁盤的位置（l塊=512字l字=64位）而物理地址則是由磁盤的柱面、頭、段等物理位置所確定的地址。

追根求源，Intel的8位機8080CPU，數據總線（DB）為8位，地址總線（AB）為16位。那麼這個16位地址信息也是要通過8位數據總線來傳送，也是要在數據通道中的暫存器，以及在CPU中的寄存器和內存中存放的，但由於AB正好是DB的整數倍，故不會產生矛盾！

但當上升到16位機後，Intel8086/8088CPU的設計由於當年IC集成技術和外封裝及引腳技術的限制，不能超過40個引腳。但又感覺到8位機原來的地址尋址能力2^16=64KB太少了，但直接增加到16的整數倍即令AB=32位又是達不到的。故而只能把AB暫時增加4條成為20條。則2^20=1MB的尋址能力已經增加了16倍。但此舉卻造成了AB的20位和DB的16位之間的矛盾，20位地址信息既無法在DB上傳送，又無法在16位的CPU寄存器和內存單元中存放。於是應運而生就產生了CPU段結構的原理。

一個邏輯地址由兩部份組成，段標識符和段內偏移量。段標識符是由一個16位長的字段組成，稱為段選擇符。其中前13位是一個索引號。引號，可以理解為數組的下標——而它將會對應一個數組，它又是什麼的索引呢？這就是“段描述符(segment descriptor)”，段描述符具體地址描述了一個段（對於“段”這個字眼的理解:我們可以理解為把虛擬內存分為一個一個的段。比如一個存儲器有1024個字節，可以把它分成4段，每段有256個字節）。這樣，很多個段描述符，就組了一個數組，叫“段描述符表”，這樣，可以通過段標識符的前13位，直接在段描述符表中找到一個具體的段描述符，這個描述符就描述了一個段，我剛才對段的抽像不太準確，因為看看描述符裏面究竟有什麼東東——也就是它究竟是如何描述的，就理解段究竟有什麼東東了，每一個段描述符由8個字節組成，如圖1：

這些東東很複雜，雖然可以利用一個數據結構來定義它，不過，我這裏只關心一樣，就是Base字段，它描述了一個段的開始位置的線性地址。

Intel設計的本意是，一些全局的段描述符，就放在“全局段描述符表(GDT)”中，一些局部的，例如每個進程自己的，就放在所謂的“局部段描述符表(LDT)”中。那究竟什麼時候該用GDT，什麼時候該用LDT呢？這是由段選擇符中的T1字段表示的，=0，表示用GDT，=1表示用LDT。

GDT在內存中的地址和大小存放在CPU的gdtr控制寄存器中，而LDT則在ldtr寄存器中。

好多概念，像繞口令一樣。圖2看起來要直觀些：

首先，給定一個完整的邏輯地址[段選擇符：段內偏移地址]，

1、看段選擇符的T1=0還是1，知道當前要轉換是GDT中的段，還是LDT中的段，再根據相應寄存器，得到其地址和大小。我們就有了一個數組了。

2、拿出段選擇符中前13位，可以在這個數組中，查找到對應的段描述符，這樣，它了Base，即基地址就知道了。

3、把Base + offset，就是要轉換的線性地址了。

邏輯地址（Logical Address） 是指由程序產生的與段相關的偏移地址部分。例如，你在進行C語言指針編程中，可以讀取指針變量本身值(&操作)，實際上這個值就是邏輯地址，它是相對於你當前進程數據段的地址，不和絕對物理地址相干。只有在Intel實模式下，邏輯地址才和物理地址相等（因為實模式沒有分段或分頁機制，Cpu不進行自動地址轉換）；邏輯也就是在Intel 保護模式下程序執行代碼段限長內的偏移地址（假定代碼段、數據段如果完全一樣）。應用程序員僅需與邏輯地址打交道，而分段和分頁機制對您來説是完全透明的，僅由系統編程人員涉及。應用程序員雖然自己可以直接操作內存，那也只能在操作系統給你分配的內存段操作。

線性地址（Linear Address） 是邏輯地址到物理地址變換之間的中間層。程序代碼會產生邏輯地址，或者説是段中的偏移地址，加上相應段的基地址就生成了一個線性地址。如果啓用了分頁機制，那麼線性地址可以再經變換以產生一個物理地址。若沒有啓用分頁機制，那麼線性地址直接就是物理地址。Intel 80386的線性地址空間容量為4G（2的32次方即32根地址總線尋址）。

物理地址（Physical Address） 是指出現CPU外部地址總線上的尋址物理內存的地址信號，是地址變換的最終結果地址。如果啓用了分頁機制，那麼線性地址會使用頁目錄和頁表中的項變換成物理地址。如果沒有啓用分頁機制，那麼線性地址就直接成為物理地址了。

虛擬內存（Virtual Memory） 是指計算機呈現出要比實際擁有的內存大得多的內存量。因此它允許程序員編制並運行比實際系統擁有的內存大得多的程序。這使得許多大型項目也能夠在具有有限內存資源的系統上實現。一個很恰當的比喻是：你不需要很長的軌道就可以讓一列火車從上海開到北京。你只需要足夠長的鐵軌（比如説3公里）就可以完成這個任務。採取的方法是把後面的鐵軌立刻鋪到火車的前面，只要你的操作足夠快並能滿足要求，列車就能象在一條完整的軌道上運行。這也就是虛擬內存管理需要完成的任務。在Linux 0.11內核中，給每個程序（進程）都劃分了總容量為64MB的虛擬內存空間。因此程序的邏輯地址範圍是0x0000000到0x4000000。

有時我們也把邏輯地址稱為虛擬地址。因為與虛擬內存空間的概念類似，邏輯地址也是與實際物理內存容量無關的。

邏輯地址與物理地址的“差距”是0xC0000000，是由於虛擬地址->線性地址->物理地址映射正好差這個值。這個值是由操作系統指定的。 ^[2]