計算機中一個進程的邏輯地址為什麼往往比物理地址要多？

直觀地想，當邏輯地址比物理地址少時就不會存在衝突問題，更不需要多級頁表機制了，為什麼邏輯地址要設計的比物理地址多呢？

其實完全沒有必要更多。其實是你想反了。不是邏輯地址更多，而是物理地址更少。

為啥物理地址比邏輯地址更少呢？因為大家買不起那麼多物理內存啊。

有mmu這個東西，可以分配虛擬地址(題中邏輯地址，下同)，再加上內核的支持，可以提升物理內存的利用率。

講一下Linux Kernel的處理，當運行一個程序時，內核並不會把整個程序完全載入到物理內存中，而是分配好虛擬地址，載入可執行文件的部分到物理內存，只分配了虛擬地址而程序未載入到物理內存的部分，會在頁表上做標記。

當程序運行到只有虛擬地址而沒有對應物理內存的地方時，處理器會發生異常，然後內核就分配對應的物理內存頁，把磁碟上的數據載入到物理內存，再從異常中返回，程序就能繼續運行。這個過程，用戶態的程序是無法感知到的。

這樣，就算分配的虛擬地址大於實際的分配的物理內存也是沒有問題的。通過這種機制，假設我有一個遠大於物理內存的程序，也是能運行的。在系統物理內存用光的情況下，當程序運行到新的地方，而這部分只分配了虛擬地址，沒有對應物理內存時，內核在缺頁異常中搜索最不常執行的地方，斷開物理內存與原來虛擬地址的連接，把這塊物理內存分配給當前程序將要運行的新的虛擬地址，然後把磁碟上的程序載入到物理內存，這樣程序又能快樂的運行了。

綜上，虛擬地址會比物理地址多，而且也是有必要。計算機里有一個重要的情況，基本上很多東西都是局部的，一個程序雖大(比如我們的假設，磁碟上的程序遠大於物理內存)，但經常執行的地方卻不多。cache也是根據這個情況設計出來的，雖然可能只有幾十兆，但是性能提升非常高。

上面說了單進程的情況，下面說說多進程的情況。多進程時，活躍的進程可能就那麼幾個，其他基本上在睡大覺。32位機上，每個進程都分了4g虛擬地址空間，但是真正需要全部把程序載入到物理內存的不多，或者，我一個程序原來用了很多內存，但後面不怎麼運行，內核在內存緊張時，會把這部分物理內存釋放掉，分配給其他用途。

前面說的是程序部分，現在說說數據部分，或者說是堆內存這塊(malloc分配的)。如果這部分內存不常使用，內核會把他們丟入交換空間(swap，位於磁碟上)這個冷宮。等到真正需要時，才把數據從交換空間拿到物理內存。

綜上，這幾種情形，使用了虛擬地址，可以讓物理內存可以使用得更高效。邏輯地址比物理地址多不言而喻了吧。

ps:我深入到細節的這種講述不知道好不好理解，文字又比較多。

那假如你機器物理內存2G，開機操作系統佔用1G多，剩下幾百兆內存，你覺得還能幹啥？

邏輯地址比物理地址少的時候也不代表就不會存在衝突了啊.你要知道每個進程都是擁有獨立的虛擬地址空間的,而且理論上進程數量是無限的,你就算一個進程的邏輯地址空間設的再小,多個進程對應的還是那一個物理地址空間,怎麼分?

再說多級頁表機制也不是為了防止衝突的,而是因為虛擬地址空間太大了,如果用一級頁表,光頁表就可能幾百兆,這還是一個進程的,多個進程就更別說了.

你提的問題本身就有問題，本末倒置了。先好好學學操作系統的存儲管理機制，段式，頁式，段頁式是怎麼回事。你那不是直觀的想，是臆想。

highmem了解一下。如果邏輯地址比物理地址多，只會增加更多複雜度。這就是普及64位機器和操作系統的重要原因之一

反正是虛擬的，為啥不大點呢，萬一哪天改需求。

讓程序覺得內存夠用，使命載入數據進來讓CPU滿負荷運轉，充分利用處理機。

就跟賬本和現金流的關係一樣，賬上錢大手大腳轉來轉去，前面剛還了後面又借了，真是大方，可真正死到臨頭了得看現金流

線性地址空間大-&>程序寫起來爽