计算机体系结构/内存层次

• 内容摘要

  • 计算机体系结构/内存层次

    • 计算机体系结构

    • 内存层次

    • 操作系统的内存管理方式

  • 地址空间 & 地址生成

  • 连续内存分配

  • 伙伴系统

• 内存层次

• CPU中有两级缓存

  • L1缓存，L2缓存(高速缓存未命中) , 这部分由硬件在做
  • 内存，使用操作系统控制(如果没有，可能是存到外存里，虚拟内存)

• 操作系统的内存管理

  • 内存(以字节为单位访问，每个字节有自己的一个地址-物理地址)
  • 外存(磁盘)，有扇区编号(每个扇区512字节最小单位)

  期望：有若干个进程，每个进程都有共同的一部分的地址空间是操作系统的内核，每个应用程序自己又是不一样的，各自有各自内容，相互之间不干扰。

  • 之间加一层 存储管理单元 : 把逻辑地址空间转变为物理地址空间
  • 实际操作系统代码存在内存中，进程的地址空间会转换(由存储管理单元)

  • 抽象

    • 逻辑地址空间

  • 保护

    • 独立地址空间

  • 共享

    • 访问相同内存

  • 虚拟化

    • 更大的地址空间

• 操作系统的内存管理方式

• 重定位(relocation)

只需要改相应段寄存器地址

• 分段(segmentation)

代码，数据，栈段

• 分页(paging)

把内存分为最小的单位 一页

• 虚拟存储(virtual memory)

  • 目前多数系统(如:Linux)采用按需页式虚拟存储

• 实现高度依赖硬件

  • 与计算机存储架构紧耦合
  • MMU(内存管理单元): 处理CPU存储访问请求的硬件