[OS]Three Easy Pieces Chapter 15

Mechanism: Address Translation

1 Assumptions

最初的假设很简单：

用户地址空间在物理内存中连续存放
用户地址空间不大于物理内存大小
每个用户地址空间都一样大

2 Dynamic(Hardware-based) Relocation

早期，在没有硬件支持的时候，有些操作系统支持软件重定位(static relocation)。loader程序负责改写另外一个程序中涉及到的地址为实际的物理地址。这种方法不提供任何的保护，同时也很难修改某个程序在物理内存中的位置。

后面，在硬件的支持下，提出了动态重定位。每个CPU内部有一个base寄存器和一个bound寄存器，负责将虚拟地址转换为实际的物理地。
$$
physical\space address = virtual \space address + base
$$
这种地址转换是发生在运行期间的，并且在程序已经开始运行之后，也可以重新定位程序。

bound寄存器负责提供内存保护，内存管理单元（MMU）检查一个程序提供的虚拟地址是否在bound范围内，如果不在，则触发异常，将进程杀死；如果合法，才接着进行地址转换，将其转换为实际的物理地址。