怎么查看物理地址（教你获取电脑物理地址）

现代的操作系统将可执行文件加载后，创建了进程，进程中每一条指令和数据都被分配了一个虚拟地址，CPU获取到这个虚拟地址后，需要翻译成内存的物理地址后，才能访问指令和数据，本片文章阐述的重点就是虚拟地址翻译物理地址的流程和实践，因此分成2部分阐述

1.虚拟地址翻译物理地址的流程?

2.举一个例子实践下?

虚拟地址翻译物理地址的流程?

当CPU第一次访问虚拟地址时，虚拟地址所在的虚拟页不在内存中，虚拟页表项(PTE)也不在TLB中，因此需要执行的步骤比较多，如下图

如上图所示,一个TLB由m个TLB组构成,每个TLB组下有个n个条目,每个条目里有PTE和标记位构成。

标记位是一个数字，每个TLB组的标记位不能重复，所以一个TLB组里，可以根据这个标记位定位到某个条目。

每个组都有一个唯一的编号叫做组号。

因此这么看，TLB就是一个二维数组，知道了组号和标记位就可以定位到唯一的PTE（页表项）。

虚拟地址中的虚拟页号(VPN)可以拆分成两部分即组号和标记位，假设一个n位长度的虚拟地址,如下图

虚拟地址中的TLB部分

由上图得知,VPN由标记位(TLBT)和组号又叫标记索引(TLBI)构成,组号占t位，标记位占了虚拟页号剩余的位。

假如一个TLB有4组，总共有64个条目，每组就有16个条目,那么VPN中的组号就占用2位（2的2次方=4），标记位就占用4位(2的4次方=16)。

高速缓冲

高速缓冲通常采用SRAM(静态随机访问存储器)进行存储,它比内存DRAM(动态随机访问存储器)快上几十甚至上百倍，因此为了加速CPU获取数据的速度，最近访问的数据存储在高速缓冲中。

高速缓冲内部有一张映射表，这张映射表建立内存物理地址PA和该内存物理地址下内容的映射关系，如下图所示

高速缓冲映射表

如上图所示，映射表分为m个组,每个组由标记位，有效位，和n个块组成，有效位为1表示该缓冲没过期，为0表示该缓冲过期了。

一个物理地址由组号+标记位+块号构成，如下图所示

物理地址的构成

由上图得知,物理地址为m位，块号占用p位，组号占用t为，剩下的位就是标记位占用的位数。

我们可以根据物理地址的组号定位到映射表的一个组，然后看看这个组下的有效位是不是为1，如果不为1，那么表示这一组的内容都无效了，没有必要比较下去了，因此缓冲没有命中，如果为1呢，那么比较这个组下的标记位和物理地址中标记位，如果不相等，那就是没有命中，如果相等呢，则继续根据物理地址中的块号去这个组相应的块号下找，如果找到数据，则表示命中了，否则缓冲没有命中。

假设一个高速缓冲有16个组，每个组有4个块，那么物理地址当中组号占用的空间就是4位(2的4次方等于16）,块号占用的位数就是2位（2的2次方等于4），剩余的位数就是标记位占用的位数。

好了，概念普及完了，下面正式开始举例

先假设

1.内存是按字节寻址，每个字是一个字节(通常对于32位的系统一个字是4个字节)。

2.虚拟地址长度为14位，假设页表有256个页表项，因此虚拟页号(VPN)占用位数为8，虚拟一偏移量（VPO）占用6位。

3.物理地址长度为12位。

4.页面大小为64个字节(P=64)

5.TLB有4个组，每个组4个条目，总共16个条目组成

6.高速缓冲(L1)有16个组，每个组有4个块。

7.采用一级页表(多级页表复杂些，但原理类似)。

先看看虚拟地址和物理地址的格式，如下图:

虚拟地址

由上图得知,组号(TLBI)占用2位，因为我们假设TLB有4个组，标记位占用6位。

物理地址

由上图得知，组号（CI）占用4位，因为我们假设高速缓冲有16个组，每个组下有4个块，因此块号(CO)占用2位,剩下的6位就是标记位(CT)。

我们假定TLB,高速缓冲映射表如下图:

TLB映射表

高速缓冲映射表

页表总共有256项，我们把前16项列出，如下图

页表前16项

好了，一切就绪，假设CPU访问的虚拟地址是0x03d4,它的二进制是16位即00000011 11010100,而虚拟地址只有14位，所以高2位被抛弃，如下图

0x03d4虚拟地址分布图

由上图得知，组号(TLBI)为11即0x03,标记位(TLBT)为000011即0x03，从TLB映射表查找，发现命中了，如下图

TLB命中

由上图命中了红色部分的标记位,PTE中的PPN=0x0D,有效位为1，我们根据PPN然后在加上虚拟页偏移量,如下图

虚拟地址

由上图，我们得知虚拟页偏移量(VPO)为010100=0x14,虚拟页偏移量(VPO)=物理页偏移量(PPO),即PPO=0x14,PPN和PPO连接起来就是物理地址PA即001101010100=0x354,如下图

物理地址

由上图得知，组号是0101即0x05,块号(CO)为00即0x00,标记位为001101即0x0D,通过组号+标记位+块号，可以定位到高速缓冲的数据0x36,如下图所示

物理地址命中数据

物理地址对应的数据找到了，返回给了CPU，当然也可能发生其他的情况，如TLB未命中，高速缓冲未命中，缺页等，这些读者可以自行实践。

好了，虚拟地址翻译物理的过程和实践，介绍完了，谈下一个话题。