初识virtual memory

一、先谈几个重要的东西

virtual memory是一个抽象概念，书上的原文是"an abstraction of main memory known as virtual memory"（参考资料p776）。那么什么是抽象概念。下面说说我个人对这个东西的理解。

所谓抽象概念是指抽象出来的概念，通过抽象这个动作得到的结果。那么抽象这个动作又是什么，即是怎么一个动作，思维做了什么动作或者做了一系列什么动作。举个生活中的例子，现在有排球、足球、篮球、乒乓球，我们按照某个方向（共性）对排球进行抽象，客体是排球，动作是抽象，那么抽象出来的结果是球，这里球就是一个抽象概念，球只存在于我们的概念中，一个圆圆的，可以滚动的东西。在大脑中，它就是这样，抽象是一个认识事物的方法，对这个事物进行抽象，抽象出那些相关的属性，去除不相关的属性。

我们将这些知识应用到virtual memory。解剖"an abstraction of main memory"，客体是main memory，动作是abstract，那么main memory经过某一方向的抽象后就成了virtual memory，一个抽象概念，一个可以连续的存放信息的地方，每个地方都有一个地址属性，而舍弃了它是由什么材料组成等不相关信息（抽象方向决定了哪些属性相关，哪些属性不相关），在大脑中，它就是这样。（这里很难理解，包括我自己都不是很肯定，注意利用上段举出的关于球的例子）

谈了这么多我想大家，包括我，都有点晕了，哈哈，这家伙到底在说什么，说人话。

总结一下：抽象是我们认识事物的一种方法，对硬体按某一方向进行抽象得到抽象概念，抽象概念只存在于大脑中。经过对事物进行抽象，我们得到抽象的事物。

回归本节主题，virtual memory。在写这篇博文的过程中，我感觉到如果根据我前面的认知，作者的表述似乎不够准确，应该是这样"virtual memory" is "an abstraction of main memory and MMU"，MMU负责虚拟地址和物理地址的转换。因为仅仅对memory进行抽象根本得不到virtual memory。（这里如果读不懂，先硬着头皮往下灌，将quetions存在心中看下面的内容）

二、virtual memory

前面已经讲到virtual memory是一个抽象概念，是大脑中对main memory + MMU 抽象的产物。那么main memory 是如何与MMU相加的，即main memory与MMU如何合作的。

合作的过程如下：

　　　　1、processor首先发送virtual address给MMU；

　　　　2、MMU从virtual address中提取某些连续栏位并将其发送到存储在main memory中的page table

　　　　3、main memory返回physical address的部分连续栏位给MMU

　　　　4、MMU根据virtual address和physical address的部分连续栏位计算出physical address，并发送给main memory

　　　　5、main memory返回所需的data给processor。

在整个过程中MMU负责将虚拟地址翻译成物理地址。这里我只是做一个overview，详细的细节可以参考我给出资料。

三、TLB是什么

不了解cache的同仁，可以先我之前写的初识cache（http://www.cnblogs.com/midhillzhou/p/5608533.html)，不然理解会很吃力。TLB从本质上说是一个cache，它存在于MMU的内部，用于加速地址转换。仔细思考上图，在MMU with TLB中， 在第1步MMU收到virtual address后，它首先先查看TLB中有没有对应的physical address:如果有，直接将地址取出来，发给main memory，然后main memory将所需data发给processor;如果没有，再进行上面步骤中的第2步第3步，然后将这一映射关系保存到TLB中，最后进行第4步第5步。

四、参考资料

<<computer systems a programmer's perspective>> second edition p775-p792