1.3 操作系统的第三个功能——存储管理功能

作者zobol:关于操作系统概论-存储管理功能，我给出下列问题：

1.3 操作系统的第三个功能——存储管理功能

一般来讲，制约我们计算机使用快慢感觉的瓶颈，不在于CPU的计算速度（正常情况下，你上个网是不可能跑满的），而在于你购买的存储器的性能。

现代计算机从以CPU核心转到以存储器为核心的原因之一就是，存储器的搬运数据速度已经跟不上CPU的计算速度了

问1：操作系统的文件管理系统主要是负责哪些任务？

文件资源虚拟逻辑化、虚拟内存功能。负责将内存资源、硬盘资源统一逻辑化。
管理数据的搬运。因为CPU的计算需要数据，计算完的数据，也需要找个地方存放。
确保文件的稳定性，对于临时性的缓存文件要定时自动删除，对于用户要求永久保存的文件，必须确保断电后也存在。

其中我们主要讲解第二点数据的搬运，这是因为它关系到我们计算机性能的快慢。而剩余两点都涉及操作系统到底在硬盘上做了什么，这其中过程十分复杂繁琐，考研不做要求。

问2：为什么数据的转移会成为影响计算机的性能的主要原因？

因为CPU的寄存器空间很小，我们的数据都是要存放在Cache、内存、硬盘里的。当CPU需要的时候，数据从存储器中取出来，通过总线传输进CPU。等计算完再传输回来。而这种接口间的传输速度，是远远赶不上CPU的计算速度的。这就导致CPU总是处于“饥饿”的状态。

平常我们想要提高旧计算机性能，性价比最高的办法就是买一块固态硬盘。你会立刻感受到一秒钟开机的舒服感。

问3：硬盘、内存、Cache都是什么？

硬盘、内存、Cache都是存储器，用来存放数据的。只是它们的价格、性能、传输速度不一样。

我们理想状态下，肯定是希望都买成最快的，容量最大的存储器。

但是在资金有限的情况下，我们需要仔细考虑，分开处理。

把CPU经常访问的数据，放到贵的，速度快的Cache、内存里面。
把不经常访问的数据，放到便宜的，速度慢，容量大的内存和硬盘里面

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关于把数据放到哪种存储器，是操作系统主要关心的，这被称为存储器调度管理方式。
此外当内存空间不够的时候，操作系统还会使用虚拟内存技术。
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三种存储器CPU都能直接访问到，不需要层层递交。
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问4：存储器内部的读取方式对计算机性能有影响吗？

有影响，当从CPU发出读取某个数据信号，中间的过程都是会造成延时。其中主要是关于磁盘调度部分，不过这一部分具体操作，操作系统很难去具体影响，所以一般是交给硬盘厂商实现最优算法。

问5：操作系统是怎么根据CPU发出的消息得到数据的位置？

首先我们访问文件资源管理器，使用的都是资源地址符。

C:\Program Files

但是CPU一般使用的是二进制的地址，0101011110101011.你可以将它简单理解成一串数字，操作系统得到了它就会去搜索对应的逻辑地址，然后根据逻辑地址找到真实的物理地址。

我们主要学习操作系统如何更快地搜索对应的逻辑地址，肯定不能傻傻地线性搜索，一般都会采用分区、分段、分页等划分方式，减小搜索的时间复杂度。

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