[系统运维]操作系统简单理解2

????????1.解决虚拟地址到物理地址的转换要快。解决虚拟地址空间大，页表也会很大的问题。

?????????? ? ?快表 ：

????????????????加速虚拟地址到物理地址的转换。快表理解为一种特殊的高速缓冲存储器，其中的内容是页表的一部分或者全部内容。作为页表的 Cache，它的作用与页表相似，但是提高了访问速率。由于采用页表做地址转换，读写内存数据时 CPU 要访问两次主存。有了快表，有时只要访问一次高速缓冲存储器，一次主存，这样可加速查找并提高指令执行速度。

????????????????使用快表之后的地址转换流程是这样的：

????????? ? ? ? 1.根据虚拟地址中的页号查快表；

????????????????2.如果该页在快表中，直接从快表中读取相应的物理地址；

? ? ? ? ? ? ? ? 3.如果该页不在快表中，就访问内存中的页表，再从页表中得到物理地址，同时将页表中的该映射表项添加到快表中；

????????????????4.当快表填满后，又要登记新页时，就按照一定的淘汰策略淘汰掉快表中的一个页。

????????????????多级页表：页表换成多级页表能节约内存，二级页表可以不存在，二级页表可以不在主存，一切都要归功于对局部性原理的充分应用。

????????????????提高内存的空间性能，提出了多级页表的概念；但是提到空间性能是以浪费时间性能为基础的，因此为了补充损失的时间性能，提出了快表（即 TLB）的概念

2. 分页机制和分段机制的共同点和区别

????共同点 ：

• 分页机制和分段机制都是为了提高内存利用率，较少内存碎片。
• 页和段都是离散存储的，所以两者都是离散分配内存的方式。但是，每个页和段中的内存是连续的。

区别 ：

• 页的大小是固定的，由操作系统决定；而段的大小不固定，取决于我们当前运行的程序。
• 分页仅仅是为了满足操作系统内存管理的需求，而段是逻辑信息的单位，在程序中可以体现为代码段，数据段，能够更好满足用户的需要。

3.使用物理地址的缺陷：

1. 用户程序可以访问任意内存，寻址内存的每个字节，这样就很容易（有意或者无意）破坏操作系统，造成操作系统崩溃。
2. 想要同时运行多个程序特别困难，

????虚拟地址访问内存有以下优势：

????????????????程序可以使用一系列相邻的虚拟地址来访问物理内存中不相邻的大内存缓冲区。

????????????????程序可以使用一系列虚拟地址来访问大于可用物理内存的内存缓冲区。当物理内存的供应量变小时，内存管理器会将物理内存页（通常大小为 4 KB）保存到磁盘文件。数据或代码页会根据需要在物理内存与磁盘之间移动。

????????????????不同进程使用的虚拟地址彼此隔离。一个进程中的代码无法更改正在由另一进程或操作系统使用的物理内存。

4.局部性原理表现在以下两个方面：

1. 时间局部性 ：如果程序中的某条指令一旦执行，不久以后该指令可能再次执行；如果某数据被访问过，不久以后该数据可能再次被访问。产生时间局部性的典型原因，是由于在程序中存在着大量的循环操作。
2. 空间局部性 ：一旦程序访问了某个存储单元，在不久之后，其附近的存储单元也将被访问，即程序在一段时间内所访问的地址，可能集中在一定的范围之内，这是因为指令通常是顺序存放、顺序执行的，数据也一般是以向量、数组、表等形式簇聚存储的。