计算机原理-虚拟存储器

之前解决的存储器C P U协同工作的问题。CPU与存储器的速度差别比较大。一方面提高存储器的工作速度使用更好的存储器。使用高速缓冲存储器搭配使用提高存储系统的工作速度。重点掌握地址转换，虚拟存储器的访问过程。

硬件直接实现对操作系统透明，透明，就是看不见像不存在一样。观察下，我们平时使用的电脑不仅有cache和主存，还有辅助存储器。固态硬盘，机械硬盘是256G。按自己编织的话，2 ＭＢ的地址是21位。4GB地址是32位 ，256 GB地址是38位。但是访问辅助存储器的时候，不会以字节为单位。以字节单位的话就更慢了。比如磁盘的地址是这样的，他有磁盘号+盘面号+磁道号+扇区号.也就是说，传输的时候是以扇区为单位传输的。C P U和主存在一起叫做主机。外设和主机是通过I/O总线进行交流的。他这个交流的过程是不会直接有C P U来管的。因为外设的速度和C P U相比，差距太大了。C P U去管的话会严重拖慢工作速度。并且他要直接跟C P有交换数据的话是以字节为单位的。他跟主存交换的话是以更大的数据量为单位的。外设跟主存挂着一起是更科学的。这样可以感受到不同的辅助存储器提供的地址形式是不一样的访问的数据块的大小也是不一样的和缓存这边可以采用不同的层次。这样对用户来说，需要掌握一些硬件上的细节是非常的难受。需要根据自己买的不同的辅助存储器的不一样，掌握不同的知识。所以使用这些大的存储器进行扩容的时候，我们引入了虚拟存储器这个概念。他是一个逻辑上的模型，并不是自己买来的存储器。而是硬件搭配软件提供给用户的一个模型。逻辑上的设计更关注这个东西的功能是什么？并不关注这个功能，有哪些细节来实现。

功能：用户给出一个地址叫做虚拟地址或者逻辑地址，虚拟存储器要给出地址对应的数据。由于这个地址跟硬件上的地址是有软件来实时控制的。并没有什么一一对应的关系。所以这个地址一般叫做虚拟地址或者逻辑地址。而这样一个逻辑上的概念是由软硬件配合实现的。我们主要掌握逻辑地址到物理地址的映射以及基本的访问流程就可以了。

实现：由辅助硬件将虚拟地址映射到主存中的某个单元，主存单元地址称为实际地址或者物理地址。每次访问这个虚地址的时候。机器实际上是在他映射到的物理地址上进行操作的。在缓存和主存之间进行映射，我们是以块为单位的。这里虚拟地址和物理地址之间的映射也需要一个单位。根据单位不同，我们把虚拟存储器分为三类。

第一种单位叫作页，虚拟空间和主存空间都被划分为同样大小的页，主存的页叫做实页虚存的页叫做虚页。

虚存的地址分成两块，一个是虚页号，一个是页哪地址。页内地址，类似于之前缓存的块地址。虚页号类似于之前主存字块标记。

对应的主存地址也分为页内地址和实页号。