1.3操作系统的第三个功能——存储管理功能《zobolの操作系统学习札记》

关于操作系统概论-存储管理功能&＃xff0c;我给出下列问题&＃xff1a;

现代计算机从以CPU核心转到以存储器为核心的原因之一就是&＃xff0c;存储器的搬运数据速度已经跟不上CPU的计算速度了


问1&＃xff1a;操作系统的文件管理系统主要是负责哪些任务&＃xff1f;

• 文件资源虚拟逻辑化、虚拟内存功能。负责将内存资源、硬盘资源统一逻辑化。
• 管理数据的搬运。因为CPU的计算需要数据&＃xff0c;计算完的数据&＃xff0c;也需要找个地方存放。
• 确保文件的稳定性&＃xff0c;对于临时性的缓存文件要定时自动删除&＃xff0c;对于用户要求永久保存的文件&＃xff0c;必须确保断电后也存在。

其中我们主要讲解第二点数据的搬运&＃xff0c;这是因为它关系到我们计算机性能的快慢。而剩余两点都涉及操作系统到底在硬盘上做了什么&＃xff0c;这其中过程十分复杂繁琐&＃xff0c;考研不做要求。

问2&＃xff1a;为什么数据的转移会成为影响计算机的性能的主要原因&＃xff1f;

因为CPU的寄存器空间很小&＃xff0c;我们的数据都是要存放在Cache、内存、硬盘里的。当CPU需要的时候&＃xff0c;数据从存储器中取出来&＃xff0c;通过总线传输进CPU。等计算完再传输回来。而这种接口间的传输速度&＃xff0c;是远远赶不上CPU的计算速度的。这就导致CPU总是处于“饥饿”的状态。

平常我们想要提高旧计算机性能&＃xff0c;性价比最高的办法就是买一块固态硬盘。你会立刻感受到一秒钟开机的舒服感。

问3&＃xff1a;硬盘、内存、Cache都是什么&＃xff1f;

硬盘、内存、Cache都是存储器&＃xff0c;用来存放数据的。只是它们的价格、性能、传输速度不一样。

我们理想状态下&＃xff0c;肯定是希望都买成最快的&＃xff0c;容量最大的存储器。

但是在资金有限的情况下&＃xff0c;我们需要仔细考虑&＃xff0c;分开处理。

• 把CPU经常访问的数据&＃xff0c;放到贵的&＃xff0c;速度快的Cache、内存里面。
• 把不经常访问的数据&＃xff0c;放到便宜的&＃xff0c;速度慢&＃xff0c;容量大的内存和硬盘里面

关于把数据放到哪种存储器&＃xff0c;是操作系统主要关心的&＃xff0c;这被称为存储器调度管理方式。
此外当内存空间不够的时候&＃xff0c;操作系统还会使用虚拟内存技术。


三种存储器CPU都能直接访问到&＃xff0c;不需要层层递交。


问4&＃xff1a;存储器内部的读取方式对计算机性能有影响吗&＃xff1f;

有影响&＃xff0c;当从CPU发出读取某个数据信号&＃xff0c;中间的过程都是会造成延时。其中主要是关于磁盘调度部分&＃xff0c;不过这一部分具体操作&＃xff0c;操作系统很难去具体影响&＃xff0c;所以一般是交给硬盘厂商实现最优算法。

问5&＃xff1a;操作系统是怎么根据CPU发出的消息得到数据的位置&＃xff1f;

首先我们访问文件资源管理器&＃xff0c;使用的都是资源地址符。

C:\Program Files

但是CPU一般使用的是二进制的地址&＃xff0c;0101011110101011.你可以将它简单理解成一串数字&＃xff0c;操作系统得到了它就会去搜索对应的逻辑地址&＃xff0c;然后根据逻辑地址找到真实的物理地址。

我们主要学习操作系统如何更快地搜索对应的逻辑地址&＃xff0c;肯定不能傻傻地线性搜索&＃xff0c;一般都会采用分区、分段、分页等划分方式&＃xff0c;减小搜索的时间复杂度。

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