計算機系統原理（三）存儲層次結構與操作系統核心抽象

高速緩存的重要性

CPU 與主存速度差距大，高速緩存 (SRAM) 置於 CPU 內部，作為主存 (DRAM) 緩存，大幅降低訪問延遲。位置圖：

存儲設備金字塔

按速度/容量/價格分層：

上層（寄存器、L1-L3）快/小/貴；下層（主存、磁盤、遠程存儲）慢/大/廉。每層為下層緩存。

操作系統三大抽象

• 進程：抽象 CPU、主存、I/O，提供獨立執行環境。
• 虛擬存儲器：抽象主存/磁盤，提供統一地址空間。
• 文件：抽象 I/O 設備，統一為字節流。

Linux 進程地址空間佈局

鏈接器腳本揭示 32 位 Linux 佈局：

從 0x08048000 起：代碼/數據段 → 堆 → 共享庫 → 棧（頂部向下增長） → 內核區（用戶不可見）。

網絡也是文件

網絡通信本質為字節流傳輸，納入文件抽象體系。

小結

存儲層次解釋性能優化方向，OS 三大抽象統一硬件接口。