如果我编写一个程序尝试读取每个可能地址的内存，并在“完整”Unix 上运行它，它将无法访问所有物理 RAM。但是操作系统如何阻止它这样做呢？
我更熟悉小型 CPU 架构，其中任何汇编代码都可以访问所有内容。我不明白程序（内核）如何检测此类恶意操作。
答案1
阻止错误内存访问的不是内核，而是 CPU。内核的作用只是正确配置CPU。
更准确地说，防止错误内存访问的硬件组件是内存管理单元。当程序访问某个内存地址时，CPU会根据MMU的内容对该地址进行解码。 MMU建立从虚拟地址到物理地址的转换：当CPU在某个虚拟地址处进行加载或存储时，它根据MMU内容计算出相应的物理地址。内核以这样的方式设置 MMU 配置，即每个程序只能访问它有权访问的内存。其他程序的内存和硬件寄存器根本没有映射到程序的内存中：这些物理地址在该程序的 MMU 配置中没有相应的虚拟地址。
在不同进程之间进行上下文切换时，内核会修改 MMU 配置，以便它包含新进程所需的转换。
有些虚拟地址根本没有映射，即MMU 将它们转换为特殊的“无此地址”值。当处理器取消引用未映射的地址时，这会导致陷阱：处理器分支到内核代码中的预定义位置。有些陷阱是合法的，但也有一些是合理的。例如，虚拟地址可以对应于位于交换空间，此时内核代码会从swap中加载页面内容，然后切换回原来的程序，再次执行内存访问指令。其他陷阱不合法，在这种情况下，进程会收到信号默认情况下，它会立即终止程序（如果没有分支到程序中的信号处理程序：在任何情况下，内存访问指令都没有完成）。