邏輯地址和物理地址是什么?邏輯地址如何轉換成物理地址?看到很多人都在問這個問題，小編為大家分享了邏輯地址如何轉換成物理地址的方法，下面大家跟著學習啦小編一起來了解一下吧。

　　邏輯地址轉換成物理地址

　　CPU將一個虛擬內存空間中的地址轉換為物理地址，需要進行兩步：首先將給定一個邏輯地址(其實是段內偏移量，這個一定要理解!!!)，CPU要利用其段式內存管理單元，先將為個邏輯地址轉換成一個線程地址，再利用其頁式內存管理單元，轉換為最終物理地址。

　　物理地址(physical address)

　　用于內存芯片級的單元尋址，與處理器和CPU連接的地址總線相對應。

　　——這個概念應該是這幾個概念中最好理解的一個，但是值得一提的是，雖然可以直接把物理地址理解成插在機器上那根內存本身，把內存看成一個從0字節一直到最大空量逐字節的編號的大數組，然后把這個數組叫做物理地址，但是事實上，這只是一個硬件提供給軟件的抽像，內存的尋址方式并不是這樣。所以，說它是“與地址總線相對應”，是更貼切一些，不過拋開對物理內存尋址方式的考慮，直接把物理地址與物理的內存一一對應，也是可以接受的。也許錯誤的理解更利于形而上的抽像。

　　虛擬內存(virtual memory)

　　這是對整個內存(不要與機器上插那條對上號)的抽像描述。它是相對于物理內存來講的，可以直接理解成“不直實的”，“假的”內存，例如，一個0x08000000內存地址，它并不對就物理地址上那個大數組中0x08000000 - 1那個地址元素;

　　之所以是這樣，是因為現代操作系統都提供了一種內存管理的抽像，即虛擬內存(virtual memory)。進程使用虛擬內存中的地址，由操作系統協助相關硬件，把它“轉換”成真正的物理地址。這個“轉換”，是所有問題討論的關鍵。

　　有了這樣的抽像，一個程序，就可以使用比真實物理地址大得多的地址空間。(拆東墻，補西墻，銀行也是這樣子做的)，甚至多個進程可以使用相同的地址。不奇怪，因為轉換后的物理地址并非相同的。

　　——可以把連接后的程序反編譯看一下，發現連接器已經為程序分配了一個地址，例如，要調用某個函數A，代碼不是call A，而是call 0x0811111111 ，也就是說，函數A的地址已經被定下來了。沒有這樣的“轉換”，沒有虛擬地址的概念，這樣做是根本行不通的。

　　邏輯地址(logical address)

　　Intel為了兼容，將遠古時代的段式內存管理方式保留了下來。邏輯地址指的是機器語言指令中，用來指定一個操作數或者是一條指令的地址。以上例，我們說的連接器為A分配的0x08111111這個地址就是邏輯地址。

　　——不過不好意思，這樣說，好像又違背了Intel中段式管理中，對邏輯地址要求，“一個邏輯地址，是由一個段標識符加上一個指定段內相對地址的偏移量，表示為 [段標識符：段內偏移量]，也就是說，上例中那個0x08111111，應該表示為[A的代碼段標識符: 0x08111111]，這樣，才完整一些”

　　線性地址(linear address)或也叫虛擬地址(virtual address)

　　跟邏輯地址類似，它也是一個不真實的地址，如果邏輯地址是對應的硬件平臺段式管理轉換前地址的話，那么線性地址則對應了硬件頁式內存的轉換前地址。

　　在早期的硬盤中,由于每個磁道的扇區數相等,外磁道的記錄密度遠低于內磁道,因此造成很多磁盤空間的浪費。為了解決這一問題,人們改用等密度結構,即外圈磁道的扇區比內圈磁道多。此種結構的硬盤不再具有實際的3D參數,尋址方式也改為以扇區為單位的線性尋址,這種尋址模式便是LBA(Logic Block Address, 邏輯塊地址)。在這種模式下,硬盤的物理地址與邏輯地址的轉換問題有一定必要性和復雜性,本文對此進行討論,希望對感興趣的讀者有所幫助。

　　2 轉換過程

　　所謂邏輯扇區是物理扇區的一組連續數字的編號,操作系統采用的一種扇區編號方式,其編號是從0開始到某個最大值方式排列,并連成一條線。使用邏輯扇區主要有以下兩個優點:第一,邏輯扇區的概念使硬盤的讀寫操作脫離了柱面、磁頭和扇區的硬件參數;第二,在硬盤中每一定數目的扇區組成了數據文件的最小單位—— 簇,在對一個具體的簇進行讀寫操作時,操作系統劃分一個一維的邏輯扇區號要比使用三維物理扇區號簡單的多,如果一個簇的扇區跨越在兩個盤片,則使用“柱面、磁頭和扇區”的表示方法就更加復雜了。那么硬盤的物理地址和邏輯地址是如何轉換的呢?下面具體介紹其相互轉換方法。

　　2.1 硬盤物理地址轉換為邏輯地址

　　首先我們先來了解一下從C/H/S到LBA線性地址的轉換規則。為了與使用C/H/S尋址的老軟件兼容,于是在硬盤控制器內部安裝了一個地址翻譯器,它負責將C/H/S參數翻譯成LBA地址。

　　同時,由于系統在寫入數據時是按照從柱面到柱面的方式,當上一個柱面寫滿數據后才移動磁頭到下一個柱面,而且是從柱面的第一個磁頭的第一個扇區開始寫入,從而使磁盤性能最優。那么在對物理扇區進行線性編址時,也是按照這種方式進行。即把第一柱面(0柱)第一磁頭(0面)的第一扇區(1扇區)編為邏輯“0”扇區,把第一柱面(0柱)第一磁頭(0面)的第二扇區(2扇區)編為邏輯“1”扇區,直至第一柱面(0柱)第一磁頭(0面)的第63扇區(63扇區)編為邏輯“62”扇區,然后將磁頭轉到第一柱面(0柱)第二磁頭(1面)的第一扇區(1扇區),接著上面其對應的邏輯編號為第“63”扇區,0柱面所有扇區編號完畢后才轉到1柱面的0磁頭1扇區,依次向下進行,直到將所有的扇區都編上號。我們需要注意的是,物理扇區C/H/S中的扇區編號是從“1”至“63”,而邏輯扇區LBA方式下扇區是從“0”開始編號,所有扇區編號按順序進行。

　　在此轉換過程中,我們必須要知道的物理量有:

　　C1—起始扇區的柱面號

　　H1—起始扇區的磁頭號

　　S1—起始扇區的扇區號

　　NS—每磁道的扇區數

　　NH—硬盤每柱面磁道數

　　C、H、S表示硬盤當前的柱面號、磁頭號和扇區號,則計算柱面C、磁頭H、扇區S對應的相對邏輯扇區號RS的公式為:

　　邏輯扇區RS=NH×NS×(C-C1)+NS×(H-H1)+(S-S1),為驗證此公式,下面我們來舉個例子。

　　實例:已知有一個4磁頭(硬盤每柱面的磁道數為4),每磁道有17個扇區的硬盤,其中有一個邏輯硬盤D:,它的第一個扇區在硬盤的柱面號為120,磁頭號為1,扇區號為1的位置,則計算柱面號為160,磁頭號為3,扇區號為6的邏輯扇區號RS是多少?

　　分析:

　　根據前面的說明,已知條件有:C1=120, H1=1, S1=1, NS=17, NH=4,C=160,H=3,S=6,則代入上面公式可得到邏輯扇區號RS=4×17×(160-120)+17×(3-1)+(6-1)=2759,即硬盤柱面號為160,磁頭號為3,扇區號為6的邏輯扇區號為2759.

　　硬盤邏輯地址轉換成物理地址

　　在對硬盤進行故障維護或者進行相關軟件開發時,不僅需要將硬盤的物理地址轉換成邏輯地址,有時還需要知道邏輯地址轉換為物理地址的方法。

　　根據計算機中符號的常用法則,我們用“div”表示除法運算,用“mod”表示取余數運算,其他參數如C、H、S依然表示硬盤當前的柱面、磁頭和扇區號,C1、H1、S1、NS和NH含義也和上面一致。在已知硬盤邏輯地址即邏輯扇區號LS的情況下,求硬盤對應的物理地址的柱面號C、磁頭號H和扇區號S的方法如下:

　　C=((Ls div NS)div NH)+ C1

　　H=((Ls div NS)mod NH)+ H1

　　S=(Ls mod NH)+ S1

　　實例:設硬盤的磁頭號為4,每磁道17個扇區,其中邏輯硬盤D的第一個扇區在硬盤的柱面120、磁頭1、扇區1上,求邏輯D盤上邏輯扇區為2757編號對應的物理地址是多少?

　　分析:根據上面的已知條件,我們可知C1=120, H1=1,S1=1,NS=17,NH=4,Ls=2757,則將這些數據代入上面的公式可得:

　　C=((2757 div 17)div 4)+120=160

　　H=((2757 div 17)mod 4)+1=3

　　S=(2757 mod 17)+1=4

　　即邏輯扇區號Ls為2757的硬盤對應的物理地址為柱面號是160、磁頭號是3和扇區號為4。

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