當(dāng)處理器讀或?qū)懭雰?nèi)存位置時(shí)，它會(huì)使用虛擬地址。作為讀或?qū)懖僮鞯囊徊糠?，處理器將虛擬地址轉(zhuǎn)換為物理地址。通過(guò)虛擬地址訪問(wèn)內(nèi)存有以下優(yōu)勢(shì)：
程序可以使用一系列相鄰的虛擬地址來(lái)訪問(wèn)物理內(nèi)存中不相鄰的大內(nèi)存緩沖區(qū)。
程序可以使用一系列虛擬地址來(lái)訪問(wèn)大于可用物理內(nèi)存的內(nèi)存緩沖區(qū)。當(dāng)物理內(nèi)存的供應(yīng)量變小時(shí)，內(nèi)存管理器會(huì)將物理內(nèi)存頁(yè)（通常大小為 4 KB）保存到磁盤(pán)文件。數(shù)據(jù)或代碼頁(yè)會(huì)根據(jù)需要在物理內(nèi)存與磁盤(pán)之間移動(dòng)。
不同進(jìn)程使用的虛擬地址彼此隔離。一個(gè)進(jìn)程中的代碼無(wú)法更改正在由另一進(jìn)程使用的物理內(nèi)存。
進(jìn)程可用的虛擬地址范圍稱為該進(jìn)程的“虛擬地址空間”。每個(gè)用戶模式進(jìn)程都有其各自的專用虛擬地址空間。對(duì)于 32 位進(jìn)程，虛擬地址空間通常為 2 GB，范圍從 0x00000000 至 0x7FFFFFFF。對(duì)于 64 位進(jìn)程，虛擬地址空間為 8 TB，范圍從 0x000'00000000 至 0x7FF'FFFFFFFF。一系列虛擬地址有時(shí)稱為一系列“虛擬內(nèi)存”。
此圖說(shuō)明了虛擬地址空間的一些重要功能。
該圖顯示了兩個(gè) 64 位進(jìn)程的虛擬地址空間：Notepad.exe 和 MyApp.exe。每個(gè)進(jìn)程都有其各自的虛擬地址空間，范圍從 0x000'0000000 至 0x7FF'FFFFFFFF。每個(gè)陰影框都表示虛擬內(nèi)存或物理內(nèi)存的一個(gè)頁(yè)面（大小為 4 KB）。注意，Notepad 進(jìn)程使用從 0x7F7'93950000 開(kāi)始的虛擬地址的三個(gè)相鄰頁(yè)面。但虛擬地址的這三個(gè)相鄰頁(yè)面會(huì)映射到物理內(nèi)存中的非相鄰頁(yè)面。而且還注意，兩個(gè)進(jìn)程都使用從 0x7F7'93950000 開(kāi)始的虛擬內(nèi)存頁(yè)面，但這些虛擬頁(yè)面都映射到物理內(nèi)存的不同頁(yè)面。
諸如 Notepad.exe 和 MyApp.exe 的進(jìn)程在用戶模式下運(yùn)行。核心操作系統(tǒng)組件和多個(gè)驅(qū)動(dòng)程序在更有特權(quán)的內(nèi)核模式下運(yùn)行。有關(guān)處理器模式的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱用戶模式和內(nèi)核模式。每個(gè)用戶模式進(jìn)程都有其各自的專用虛擬地址空間，但在內(nèi)核模式下運(yùn)行的所有代碼都共享稱為“系統(tǒng)空間”的單個(gè)虛擬地址空間。當(dāng)前用戶模式進(jìn)程的虛擬地址空間稱為“用戶空間”。
在 32 位 Windows 中，可用的虛擬地址空間共計(jì)為 2^32 字節(jié)（4 GB）。通常較下的 2 GB 用于用戶空間，較上的 2 GB 用于系統(tǒng)空間。
在 32 位 Windows 中，你可以指定（在啟動(dòng)時(shí)）超過(guò) 2 GB 用于用戶空間。結(jié)果是系統(tǒng)空間可用的虛擬地址更少?？梢詫⒂脩艨臻g的大小增至 3 GB，在這種情形下系統(tǒng)空間僅有 1 GB。若要增大用戶空間的大小，請(qǐng)使用 BCDEdit /set increaseuserva。
在 64 位 Windows 中，虛擬地址空間的理論大小為 2^64 字節(jié)（16 百億億字節(jié)），但實(shí)際上僅使用 16 百億億字節(jié)范圍的一小部分。范圍從 0x000'00000000 至 0x7FF'FFFFFFFF 的 8 TB 用于用戶空間，范圍從 0xFFFF0800'00000000 至 0xFFFFFFFF'FFFFFFFF 的 248 TB 的部分用于系統(tǒng)空間。
用戶模式下運(yùn)行的代碼可以訪問(wèn)用戶空間，但不能訪問(wèn)系統(tǒng)空間。此限制可防止用戶模式代碼讀或更改受保護(hù)的操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。內(nèi)核模式下運(yùn)行的代碼既可以訪問(wèn)用戶空間，也可以訪問(wèn)系統(tǒng)空間。即，在內(nèi)核模式下運(yùn)行的代碼可以訪問(wèn)系統(tǒng)空間和當(dāng)前用戶模式進(jìn)程的虛擬地址空間。
在內(nèi)核模式下運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)程序必須在直接從用戶空間地址中讀取或?qū)懭脒@些地址時(shí)非常小心。此方案說(shuō)明了原因。
用戶模式程序發(fā)起從設(shè)備讀取某些數(shù)據(jù)的請(qǐng)求。程序提供緩沖區(qū)的起始地址以接收數(shù)據(jù)。
在內(nèi)核模式下運(yùn)行的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序例程啟動(dòng)讀取操作并將控制權(quán)返回到其調(diào)用程序。
在用戶空間中，所有物理內(nèi)存頁(yè)面都可以根據(jù)需要進(jìn)行分頁(yè)至磁盤(pán)文件。在系統(tǒng)空間中，某些物理頁(yè)面可以分頁(yè)，而其他頁(yè)面不能。系統(tǒng)空間具有用于動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的兩個(gè)區(qū)域：頁(yè)面緩沖池和非頁(yè)面緩沖池。在 64 位 Windows 中，頁(yè)面緩沖池為 128 GB 的虛擬地址，范圍從 0xFFFFA800'00000000 至 0xFFFFA81F'FFFFFFFF。非頁(yè)面緩沖池為 128 GB 的虛擬地址，范圍從 0xFFFFAC00'00000000 至 0xFFFFAC1F'FFFFFFFF。
在頁(yè)面緩存池中分配的內(nèi)存可以根據(jù)需要分頁(yè)至磁盤(pán)文件。在非頁(yè)面緩沖池中分配的內(nèi)存永遠(yuǎn)無(wú)法分頁(yè)至磁盤(pán)文件。
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