操作系统如何阻止程序访问内存？

Question

我目前的理解是

• 我可以用C编写操作系统

• 我可以用C语言为该操作系统编写程序

• 当我编写操作系统时，我可以看到所有内存

• 当我编写程序时，操作系统会向其他程序隐藏内存。

• 每当程序在OS内运行时，在程序中似乎就好像分配的内存是计算机拥有的所有内存一样

CPU / OS如何实现这一目标？这是纯粹在软件级别实现的吗？还是也需要硬件实现？

Answer 1

它不仅仅在软件级别上。对于英特尔架构，请使用以下几句话：

每个进程的地址空间是隔离的。每个进程具有相同的虚拟地址空间（简化为：0x00000000到0xffffffff），它们映射到不同的物理位置。

地址空间代表内存页面的集合。仅在需要时才对页面进行物理映射。从物理内存中删除长时间未访问的页面（有特殊算法）；如果它们包含动态修改的内容，它们将存储在硬盘驱动器上的“交换”文件中。

每个页面都属于特定进程（某些系统页面除外），已分配了虚拟地址和访问标志：读/写/执行。似乎是连续数组的东西，可以分配在几个不连续的页面上，并且其中一些甚至可以现在换出到硬盘上。

程序（进程）只能看到其自己的地址空间。有几种方法可以到达其他进程的空间，但是常规程序很少这样做。

地址空间不是完全可访问的：如果程序尝试访问未分配的地址，或写入受写保护的页面，则会触发内存冲突。

通常，程序只能在其自己的地址空间中分配，取消分配或更改页面的访问标志。内存有多种类型（用于加载可执行映像，用于堆栈以及几种不同类型的可分配内存）。

抱歉，我不记得这本书的书名，很早以前就读过。