【计组OS】访存过程以及存储层次化结构

本文主要是介绍【计组OS】访存过程以及存储层次化结构，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

                                                                            苏泽 

本专栏纯个人笔记作用 用于记录408 学习的笔记记录（敲了两年码实在不习惯手写笔记了）

                                                         如果能帮助到大家当然最好   

但由于是工作后退下来备考 很多说法和想法都会结合实际开发的思想 可能不是那么的纯粹应试哈

希望大家挑选自己喜欢的口味食用    仅供参考

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首先捋清楚 存储体系的层次化结构  我把知识整理成了这样的一张图

那么我们就能很清晰的在这张图上面理解到CPU在访问存储数据的过程

1. Cache 访问：

   • CPU尝试从Cache中获取所需的数据。
   • 如果Cache命中（Cache Hit），则直接从Cache中读取数据，完成访存操作。

2. TLB 查询：

   • 如果Cache未命中（Cache Miss），CPU接下来会检查TLB（Translation Lookaside Buffer）。
   • TLB是一种特殊的存储器，用于快速地址转换，存储最近访问的页表条目。
   • 如果TLB命中（TLB Hit），则使用TLB中的信息完成地址转换。

3. 页表查询：

   • 如果TLB未命中（TLB Miss），CPU将访问页表进行地址转换。
   • 页表存储逻辑地址到物理地址的映射关系。
   • 操作系统维护页表，其中包含有效位，指示对应的页面是否在物理内存中。

4. 有效位检查：

   • 在页表中找到对应的页表项后，CPU检查该项的有效位。
   • 如果有效位为1，表示数据在主存中，CPU可以继续访问主存以获取数据。

5. 缺页异常处理：

   • 如果有效位为0，表示数据不在主存中，即发生了缺页异常（Page Fault）。
   • 缺页异常处理程序被调用，操作系统开始处理这一异常。

6. 辅存访问：

   • 操作系统确定辅存中数据的位置，通常通过页面置换算法的数据结构来选择一个页面进行置换。

7. 数据加载与页表更新：

   • 操作系统从辅存中加载缺失的数据到主存。
   • 加载完成后，操作系统更新页表，将新的物理地址映射到原来的逻辑地址。

8. 重新尝试访问：

   • 页表更新后，操作系统会重新执行导致缺页异常的指令。
   • CPU再次尝试访问数据，这次数据应该已经在主存中，可以成功访问。

9. 继续执行程序：

   • 一旦数据被加载到主存并且页表被更新，CPU可以继续执行程序，就像没有发生缺页异常一样。

这篇关于【计组OS】访存过程以及存储层次化结构的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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