OS

一 计算机体系结构及内存分层体系 1.计算机硬件体系结构大致分为 CPU，完成程序的执行控制 主存 （main memory），放置程序代码和数据 I/O（外）设备，配合程序工作。 2.内存分层体系（金字塔结构) 什么是内存结构：CPU所访问的指令和数据在什么地方。 第一类：位于CPU内部，操作操作系统无法直接进行管理的，寄存器，cache；特点，速度快，容量小 第二类：主存或物理内存，主要用来放置操作系统本身及要运行的代码；其特点是，容量比cache要大很多，单速度交于cache要慢一些。 第三类：磁盘，永久保存的数据及代码，当对于主存要慢，容量比主存大很多。 操作系统的作用可以将数据访问的速度（cache与内存）与存储的大小（硬盘）很好的融合在一起 3.OS管理内存时需要完成的目标 ① 抽象：逻辑地址空间（将物理内存，外设等抽象成逻辑地址空间，只需要访问对应地址空间) ② 保护（独立）：操作系统完成隔离机制实现，独立地址空间（每段程序执行时，不受其他程序的影响） ③ 共享：进程间安全，可靠，有效，进行数据传递，访问相同的内存。 ④ 虚拟化：更多的地址空间（利用磁盘的空间) 4.需要完成在操作系统中管理内存的不同方法 操作系统层面 程序重定位 分段 分页 虚拟内存 按需分页虚拟内存 硬件层面 必须知道内存架构 MMU(内存管理单元)：处理CPU的内存访问请求 二 地址空间&地址生成 地址空间的定义 地址生成器 地址安全检查 1.内存地址的定义 ① 物理内存地址：硬件支持的地址空间，如主存（内存）和硬盘，由硬件完成管理和控制 ② 逻辑内存地址：一个程序运行时所需要的内存范围。 两者间的关系：逻辑地址空间最终是一个存在的物理地址空间，两者间的映射关系是由操作系统来管理的 2.逻辑地址生成过程（把代码转化为计算机能理解语言） 一段代码运行→编译→汇编语言→机器语言→产生链接文件→将硬盘中程序载入到内存当中运行（完成逻辑地址的分配） 如C中变量的名字，函数的位置，为逻辑地址。 3.物理地址生成（逻辑地址对应的物理地址的过程） CPU方面 MMU表示映射关系 ① CPU ALU Arithmetic logic unit 发出请求，为逻辑地址 ② CPU MMU Memory management unit 查找逻辑地址映射表，不存在会去内存中找 ③ 控制器提出内存请求（需要的内容，内容即指令） 内存方面 ④ 内存通过bus发送物理内存地址的内容给CPU OS方面 建立逻辑地址和物理地址之间的映射关系（需在前四部前将映射管理建立好）...