从内存中访问数据的过程

  本文假定你有一定的计算机组成原理和操作系统方面的知识，这里说的尽量简洁清晰一些，然后要再结合一个例子来具体走一下。

  首先要明确，想要从内存中取数据要分两步：1.获得数据在内存的物理地址 2.从内存中取数据 可能乍一看觉得有点像废话，但是这两步必须很清楚，而且这两步涉及的过程差别很大，下面具体说一下。

  如何获得数据的内存实地址？ 这里我们首先就要把虚拟地址（逻辑地址）进行转化，我以请求分页管理为例，一般说来这里也分为两步：(1) 先查找TLB（快表：为硬件结构，保存有部分内存中页表的内容，目的是提高效率）我们先把给出虚拟地址写成二进制的形式，由页面大小得到页内偏移位数，剩下的是虚拟页号，在这里虚拟页号进一步分为TLB标记和TLB组索引。

  由组索引和TLB标记查看有无对应的物理页号及标记位是否为”1”，若存在，把物理页号拼接页内地址得到实地址；若不存在，说明TLB不命中，进入下面一步（2）查找内存中的页表。这里就相对比较单纯了，通过页号及页表寄存器找到相应的页表项，看一下有没有物理页号及有效位是否为“1”，若有，则命中，把物理页号拼接到页内地址即得到实地址；若无，则比较麻烦了，说明内存中没有要找的这个页面，产生缺页中断，需从外存调入。第一部分大体就是如此，具体细节不多说，但是这个过程一定要很清晰！

  接下来就是根据地址来访问数据，在开始之前，有必要先给出Cache的工作原理图（摘自课本），该图非常清晰动人，哈哈！

  


  关于Cache还要多说一下，Cache包括了可以对Cache中所包含的存储地址进行跟踪的硬件，也就是说，Cache的总容量包括：存储容量、标记阵列容量(包括有效位，标记位Tag，一致性维护位即脏位，替换算法控制位)，每一个Cache行对应一个标记项。总的来说，访问数据也分为两步：（1）先查找高速缓存Cache（内存的部分副本），在根据第一步得到的实地址进行查找时，要了解Cache的几种映射方式，主要是直接映射方式和组相连映射方式，根据不同的映射方式来分析上一步得到的物理地址。一般说来，我们由Cache索引和标志位找到Cache中位置，再查看有效位是否为“1”，即Cache中是否存在要查找的内存地址中内容的副本；若为“1”，即有效，则根据偏移量（字块内地址）取出Cache单元的内容即可。如不在，则要去主存中查找对应的物理地址的内容，至此，一次访存完成。当然了，我这里没有展开细说，像Cache的局部性原理啊，地址映射与变换啊，这些课本都有详细介绍，这两步过程一定要清晰，然后结合具体知识点和例题就更好理解了。（多说一句，在准备考研时王道的《操作系统》参考书第三章最后就有一个很好地例子！）