计算机体系结构及内存分层体系

计算机基本硬件结构

• CPU主要是完成对程序的控制
• 内存主要放置程序的代码和处理的数据
• 设备

计算机基本硬件结构

内存分层体系

放上这张图(这张图应该很多人都看到过)

内存延时

操作系统需要完成的四个目标

1. 抽象: 逻辑地址空间

   我们希望应用程序在内存中运行的时候, 不用考虑很多细节(物理内存地址在什么地方, 外设在什么地方), 只需要访问一个连续的地址空间就可以了, 即逻辑地址空间.

2. 保护: 独立地址空间

   因为在内存中运行着多个不同的应用程序. 运行的过程中, 有可能会访问其他应用程序的地址空间并造成破坏, 所以就需要将不同应用程序的运行空间进行隔离.

3. 共享: 访问相同内存

   不同的程序之间除了隔离之外, 还会有交互. 所以操作系统提供共享的内存空间来完成.

4. 虚拟化: 更多的地址空间

   当内存中的程序过多的时候, 有可能会出现内存不够的情况. 这样, 就会把急需要地址空间的程序放在内存中, 暂时不需要地址空间的程序先放在硬盘上去.

操作系统中管理内存的不同方法

1. 程序重定位
2. 分段
3. 分页
4. 虚拟内存
5. 按需分页虚拟内存

实现高度依赖于硬件

• 必须知道内存架构
• MMU(内存管理单元): 硬件组件负责处理CPU的内存访问请求