緩存與分頁

Question

所以我在計算機體系結構類中，我想我很難區分緩存和頁面。

我能想出的惟一解釋是頁面是操作系統欺騙程序的方式，它只是在指定的內存區域內完成它的工作，而高速緩存則是硬件欺騙操作系統的方式，從一個特定的記憶區域讀取，當它不是真正的時候。

操作系統是否指示它需要一個「新頁面」的硬件，或者由操作系統負責讀取當前高速緩存「頁面」的「超出範圍」的地址（缺少一個更好的術語）。

我在正確的軌道上還是我完全瘋了？

Answer 1

緩存和頁面是正交的概念。

緩存是一種高速「內存」，它可以最大限度地減少訪問大量低速「內存」的次數。從一般意義上講，高速「內存」可能是您的硬盤，用於緩存從網頁（低速「內存」）提取的網頁。當然，在計算機體系結構的情況下，術語「緩存」更可能指用於加速訪問速度較慢的RAM或磁盤的物理RAM。

頁面OTOH只是RAM或磁盤內容的管理單位。

這兩個概念一起實現虛擬內存系統。一個進程可能會分配500 MB的內存。這可能更多的是可用於物理內存的進程，因此操作系統在磁盤上分配塊稱爲頁面，這將在進程的地址空間中保存某些邏輯頁面的內容。

當進程訪問其地址空間中的某個位置，並且關聯的頁面當前未映射到物理內存中時，CPU發出頁面錯誤信號，操作系統通過在進程爲處於暫停狀態。一旦頁面被映射，該過程將恢復並能夠訪問該內存位置，就好像它一直存在一樣。

虛擬內存是一種欺騙流程的方式，認爲它擁有大量的RAM並不是考慮此問題的唯一方法。您還可以將進程的地址空間視爲邏輯存儲在磁盤頁面上，而OS輔助映射到RAM只是一種緩存這些頁面內容的方式，這樣進程不會持續訪問硬盤驅動器。從這個意義上講，緩存和分頁虛擬內存在邏輯上是相同的。請記住，雖然這個觀點可能有助於理解這兩個概念之間的關係，但這並不完全準確，因爲它可能完全沒有虛擬內存運行，只是物理內存（事實上，大多數嵌入式系統運行這條路）。