cinder存储系统架构存储体系

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mob64ca13fc220d 2023-12-10 16:56:09

文章标签 cinder存储系统架构计算机存储简介寄存器堆栈 IP 文章分类 架构后端开发

1、计算机存储体系简介：

1.1、计算机存储体系分四层：

1.1.1、外存：容量最大、速度最慢、稳定性最高；

1.1.2、内存：容量远小于外存，速度远高于外存，不稳定（断电内容消失）；

ROM和RAM：

通常所说的内存（主存），仅指RAM；

ROM是“固化的软件设备”；其固化的软件包括：自检程序、基本输入输出程序、自举程序；

计算机加电启动的基本过程是：CPU从ROM中取并执行自检程序，自检成功，根据自举程序从指定“系统盘（Windows系统通常为C盘）”（外存）提取并执行OS的启动过程，然后，将计算机控制权移交OS。

1.1.3、高速缓存：

虽然内存是由电路组成的，其速度远高于外存；但是，比CPU速度而言，内存速度依然很慢；若CPU所执行的指令数据，每每都需要从内存中取得，或者，CPU计算结果每每都需要存储到内存，则CPU再快都没有用，因为，最后的速度取决于内存速度！通常情况下，内存的速度比CPU慢将近一个数量级（5-10）倍。为了解决内存与CPU速度不匹配的问题，在计算机中增加了一种造价比内存昂贵，但容量远小于内存的“高速缓存”器件。

1.1.4、寄存器：

虽然高速缓存在一定程度上缓解了CPU与内存速度上的矛盾，但是，不能产生本质性的性能提高。因为，高速缓存速度依然比CPU慢很多。所以，早在计算机出现之初，计算机CPU中就已经设计和容量更小，速度更高（与CPU同速）的存储器件——寄存器！

1.2、寄存器

1.2.1、寄存器分类：通用寄存器组、段寄存器组（不介绍）、辅助寄存器组（介绍部分）、两个特殊寄存器。

1.2.2、通用寄存器组：EAX(AX)、EBX(BX)、ECX(CX)、EDX(DX)

两种数值都可以决定CPU字长：总线（根）宽度（我们所用的计算机均为32根，故为32位计算机；64位机只是在操作系统意义上的64位，并不是CPU意义上的64位）、寄存器位数。

AX（Add），常用于计算机计算（+、-、*、/、&、|、~、^）；函数返回值，通常就是通过AX完成的，这是在编译级别实现的。

BX（Base），除了可以计算（与AX功能类似）外，经常用来表示数组下标这样的“偏移量”。

CX（Count），除了可以计算外，系统在硬件层面，经常将CX作为LOOP（循环）的“计数器”。

DX（Data），通常辅助AX进行扩展位运算。

1.2.3、辅助寄存器中的SP和BP：

通常BP表示堆栈的栈底位置（地址）；SP表示系统堆栈的栈顶位置（地址）。

1.2.4、IP指令指针（指令寄存器）

IP是用来存储“下一步”要执行的某个进程（线程）的代码的地址的；

IP具有“自动增1”的功能（1指一条指令长度字节；增1过程无需CPU参与，与CPu同步执行）；这可以完成程序的顺序执行；

IP的值，可以用过类似：JMP、JE、JG、CALL等特殊执行进行修改、从而实现程序的跳转（循环）执行。MOV IP, XXX是非法的汇编指令！

由此可见，IP是非常重要的运行时状态信息，是保护现场信息时，首要要被保护的对象！

1.2.5、标志位寄存器：flag

通过flag计算机才能真的可以实现逻辑判断！那么，这个寄存器的值，在保护现场时，也必须保存。

1.3、关于C源程序与上述寄存器的关系：

所有的C程序源代码，都要进行编译，从而生成最终的机器指令代码和文件（可执行文件）；那么，上述内容最终是由编译软件负责完成的；也就是说，编译软件将我们的ASCII码形式的源程序代码，根据自己的原则，使用上述寄存器完成源代码的任务！反过来说，如果在编程中需要特殊处理，那么，就需要给编译器一定的“指导”，方可达到我们的原始目的！