現(xiàn)代操作系統(tǒng)普遍采用虛擬內(nèi)存管理（ Virtual Memory Management） 機制，這需要MMU（ Memory Management Unit，內(nèi)存管理單元） 的支持。
地址轉換：MMU將虛擬地址轉換為對應的物理地址是以頁為單位的，在32為系統(tǒng)中1頁為4K。其具體過程如下
- 在操作系統(tǒng)初始化或者分配、釋放內(nèi)存時，會執(zhí)行一些指令在物理內(nèi)存中填寫頁表，然后用指令設置MMU，告訴MMU頁表在物理內(nèi)存中的什么位置。
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設置好之后， CPU每次執(zhí)行訪問內(nèi)存的指令都會自動引發(fā)MMU做查表和地址轉換的操作，地址轉換操作完全由硬件完成，不需要用指令控制MMU去做。
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內(nèi)存保護：通常操作系統(tǒng)把虛擬地址空間劃分為用戶空間和內(nèi)核空間，例如x86平臺的Linux系統(tǒng)虛擬地址空間是0x0000 0000~0xffff ffff，前3GB（ 0x0000 0000~0xbfff ffff）是用戶空間，后1GB（ 0xc000 0000~0xffff ffff）是內(nèi)核空間。用戶程序在用戶模式下執(zhí)行，不能訪問內(nèi)核中的數(shù)據(jù)，也不能跳轉到內(nèi)核代碼中執(zhí)行。這樣可以保護內(nèi)核，如果一個進程訪問了非法地址，頂多這一個進程崩潰，而不會影響到內(nèi)核和其它進程。 CPU在產(chǎn)生中斷或異常時會自動切換模式，由用戶模式切換到特權模式，因此跳轉到內(nèi)核代碼中執(zhí)行中斷或異常服務程序就被允許了。事實上，所有內(nèi)核代碼的執(zhí)行都是從中斷或異常服務程序開始的，整個內(nèi)核就是由各種中斷處理和異常處理程序組成。我們已經(jīng)遇到過很多次的段錯誤是這樣產(chǎn)生的：
- 用戶程序要訪問的一個VA，經(jīng)MMU檢查無權訪問。
- MMU產(chǎn)生一個異常， CPU從用戶模式切換到特權模式，跳轉到內(nèi)核代碼中執(zhí)行異常服務程序。3. 內(nèi)核把這個異常解釋為段錯誤，把引發(fā)異常的進程終止掉。
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