真正的内存结构是啥？ [复制]

Posted 2023-02-21

【中文标题】真正的内存结构是啥？ [复制]

【英文标题】：What is the real memory structure? [duplicate]真正的内存结构是什么？ [复制]

【发布时间】：2018-06-22 09:40:09

【问题描述】：

我对与记忆有关的事情有一个愚蠢的怀疑。我的疑问是：为什么在内存中，较高的地址被考虑在“底部”，而最低的地址被考虑在“顶部”？我将更详细地解释：

堆栈内存从高地址开始并增长到低地址。到目前为止，这就是我所理解的，但是为什么堆栈会“向上”增长？为什么较低的地址位于内存的顶部？

我见过各种相互矛盾的内存结构：将低地址考虑在内存底部的内存结构，以及将低地址考虑在内存顶部的内存结构。是否取决于处理器？

提前谢谢你。

【问题讨论】：

你在哪里看到说内存地址是这样的？堆栈通常与内存不同

你有没有注意到数学家和程序员是如何画树的？根始终在顶部。

你为什么要问？你在编写什么样的程序？用什么编程语言？在什么计算机和操作系统上？为什么这个问题对你很重要？如果你用 C 编写代码，这通常是一个不重要的细节......

【参考方案1】：

这取决于instruction set architecture 和ABI。它们都影响call stack 的组织（和发展方向）。

通常调用堆栈会向下增长，但在某些 ISA 中情况并非如此（请参阅 this）。并且一些 ISA（例如 IBM serie Z 大型机）没有任何硬件调用堆栈（那么，调用堆栈只是关于寄存器使用的 ABI 约定）。

大多数application software（例如您的游戏、文字处理器、编译器等）都在一些operating system 之上运行，在一些process 上运行一些virtual address space（所以在virtual memory）。

阅读一些关于操作系统的书，例如Operating Systems: Three Easy Pieces.

在实践中（除非您编写一些操作系统内核来管理虚拟内存），您最关心的是虚拟地址空间（通常由许多不连续的段组成）。在 Linux 上，使用/proc/（参见proc(5)）来探索它（例如，在您的终端中尝试cat /proc/$$/maps）。请注意，对于多线程应用程序，每个thread 都有自己的调用堆栈。那么虚拟地址空间的“顶部”或“底部”并不重要，也没有多大意义。

如果（作为大多数人）您正在（使用除汇编程序之外的任何编程语言）在某些操作系统之上编写某些应用程序软件，那么您（作为开发人员）并不关心真实内存，但关于virtual memory 和resident set size。您不关心堆栈的增长（它由操作系统、编译器、ISA 管理...对于您的代码的automatic variables）。你需要避免stack overflow。经常发生一些pages（例如你的code segment[s]），也许那些包含从未使用过的代码，永远不会进入RAM并留下paged。实际上，某些进程的大部分（虚拟）内存不是为其调用堆栈：您通常在堆中分配内存。我的 firefox 浏览器（在我的 Linux 桌面上）有 2.3 GB 的虚拟地址空间（超过一千个段），但只有 124 KB 的堆栈。阅读memory management。调用堆栈通常是有限的（例如几兆字节）。

【讨论】：

为什么投反对票？

一个，因为“它取决于”不需要五个段落和十几个链接（尤其是当这些链接中的 80% 仅与问题相关时）。第二，因为在所有这些杂乱无章的事情中，你没有给出一个硬件调用堆栈向上增长的例子——一类例子会反驳问题中固有的错误前提。 （第三个，因为实际上调用堆栈向下增长是有充分理由的，在他们这样做的情况下 - 但你认为不适合提及它，因此完全避免实际回答这个问题。）

@cHao：随时提供您更好的答案。我迫不及待地想读它。

我会，如果问题还没有作为副本关闭。但对副本的答案提供了一些解释。