你真的懂物理地址和逻辑地址吗？

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好了，回归这题，本篇文章主要给大家讲述一下物理地址和逻辑地址的概念，以及它们之间的联系与区别。ps：本文以Intel8086处理器为例讲述。

我们都知道，CPU是需要从内存中取数据来进行运算的，或者需要把一些数据存放到内存中的。如下图所示，左边是内存的结构图，右边是CPU，CPU和内存之间数据进行交互。然后呢，CPU总要知道把数据放到内存中的哪个位置，或者CPU也要知道应该在内存中的哪个位置取数据出来把。所以诞生了地址的概念，可以看到，在下图左边的内存结构图中，我们用0000~000A去标识每个存储单元，每个存储单元大小为1个字节(就是图中的一行)。这样我们的CPU就可以找到内存中的某个位置，然后开始取数据或者存放数据了。

同时，我们的程序是由操作系统加载到内存中才可以运行的，所以此时假设我们写的一个程序被操作系统加载到内存中了，如下图所示。

我们的程序分为了代码段和数据段，代码段是存放着要执行的指令，数据段存放着数据。图中所有数值的表示都是采用十六进制表示法表示的。（1位十六进制就相当于4位的二进制）。

所以CPU从代码段开始取出指令，然后就开始执行指令，可以看到，CPU取出的第一条指令是mov ax, [0001]，这条指令是什么意思呢？就是把内存地址为[0001]上的数据取出来，放到AX寄存器中，AX寄存器的作用是CPU里面存放临时数据的。AX寄存器一共是2个字节。因为AX寄存器的存储大小为2个字节，所以取出数据的大小也为2个字节，即要把[0001]和[0002]位置的数据都取出来，然后进行拼接，拼接结果为0100，最后放到AX寄存器中。如下图。(0100是十六进制表示，其二进制表示为0000 0001 0000 0000，因此是2个字节，16位)。以上过程中的[0001]就是我们所要说的物理地址，它是一个绝对的固定的地址。

那假如我们指令中的地址用的是物理地址(绝对地址)，会产生怎样的问题呢？刚开始我们说过，操作系统从硬盘上读取我们的程序，然后加载到内存中运行，那加载到内存的过程是由操作系统决定的，万一操作系统把我们的程序中的数据段加载到内存地址为[0003]的位置处，这会发生什么呢？如下图。

如果我们将[0001]当成物理地址的话，那么mov ax,[0001]这句指令读取到的将会是错误的内容。因为，我们想要读取的数据是[0003]和[0004]所拼接而成的数据，而该条指令读取的却是[0001]和[0002]的内容，[0001]和[0002]中所存放的内容未知，因此，如果我们把[0001]当作物理地址时，那么该条指令执行完毕的结果是读到一个错误的内容，这是不行的！

由此，便诞生了我们将要说的逻辑地址的概念，物理地址它是固定不变的，而逻辑地址会随着程序加载到内存中的位置而变化。好，我们接下来看一下什么是逻辑地址。

首先来看一下mov ax,[0001]这条指令，其实呢，我们的编译器会将其转化为mov ax,[0000]，而并不是像上文所讲的那样，将[0001]看作一个物理地址然后直接去寻址，上文所讲只是为了说明其问题所在，而引入逻辑地址的。然后这个[0000]是偏移地址的概念。操作系统把我们程序中的数据段放到了[0003]的位置处，那么这个[0003]就是段地址的概念。最后段地址+偏移地址=逻辑地址，也就是[0003]+[0000]=[0003]，最后CPU会在[0003]这个逻辑地址中找到正确的数据。

如果数据段还是在[0001]开始的位置处呢？没关系，[0001]+[0000]=[0001]，最后依旧会在[0001]这个位置开始找到指令所需要的正确的数据。