深刻理解計算機操做系統：第1章 計算機系統漫遊（學習筆記）

計算機系統是有軟件和硬件組成的，它不是純粹的軟件，更不是硬件。

 

系統硬件組成中的I/O設備不是直接與總線相連，而是經過一箇中間設備：控制器/適配器來鏈接。控制器和適配器的區別在於它們的封裝方式，控制器是設備或者主板上的芯片組，而適配器是插在主板上的卡，按我我的理解，通俗來講應該是可否插拔的區別？（此處不是很肯定，歡迎糾錯。）

 

系統硬件組成的一個重要成員是處理器，也即CPU。CPU像一個小工廠車間同樣，裏面有不少部分組成，示意圖以下：

 

CPU從開機加電開始，直到斷電關機一直在執行指令，根據馮諾依曼體系結構，指令是放在內存當中的。所以CPU內部有個寄存器專門用於存儲指令的內存地址，該寄存器指向的指令不斷被CPU取出並執行，而後指向上一條指令後面的指令。這裏的寄存器是CPU內部的一種存儲硬件，很是小，很是快。

從上面的示意圖能夠看到，實際的寄存器是CS:IP，而書本上用的詞彙是PC，這裏的PC是一種概念定義，而CS:IP是具體實現。

 

高速緩存也屬於CPU內部的一種存儲硬件，爲何會有高速緩存？雖然內存很快，可是CPU通過這幾十年的發展，速度比內存還快，速度差距甚至在100倍左右。爲了減少這種差距，解決方法是緩衝，根據計算機程序運行的局部性原理，咱們只須要加很小的更快速度的存儲空間就能實現很好的緩衝效果。局部性原理是指CPU訪問存儲器時，不管是存取指令仍是存取數據，所訪問的存儲單元都趨於彙集在一個較小的連續區域中。也就是說，某一時刻在某一內存處的操做，在下一時刻的將進行的操做也會在以前操做的內存附近。所以咱們只須要很小的存儲空間就能解決速度不匹配的問題。除了的局部性原理的緣由以外，新增長的更快速度的存儲硬件之因此很小，是由於存儲硬件速度越快，其價格越貴，所以只能配備很小的存儲硬件。

 

 

CPU中的這種高速緩衝硬件叫作cache，一般有好幾個層次，通常有3層，目前的配置稍高的筆記本甚至有4層，這就是所謂的L一、L二、L3緩存，一般咱們會在電腦包裝的參數表上或者使用硬件檢測軟件看到，以下圖：