我知道每个正在运行的进程在虚拟内存中都有与之关联的页面，并且很少有页面会根据需要加载到主内存中。我也知道该程序将有一个堆栈和一个堆来分配动态内存。这是我的问题。
- 堆栈也是主内存中某些页面的一部分吗？
- 当程序进入等待状态时会发生什么？堆栈指针、程序计数器和其他信息存储在哪里？
- 为什么栈会变小，而堆会变大？
- L1、L2 缓存可以只包含一块连续的内存，还是可以包含堆栈和堆的一部分？
你能推荐一本涵盖这些内容的好书吗？
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堆栈也是主内存中某些页面的一部分吗？
是的 - 堆栈通常存储在内存的“低”地址中，并向上填充到其上限。堆通常存储在地址空间的“顶部”并朝着堆栈增长。
当程序进入等待状态时会发生什么？堆栈指针、程序计数器和其他信息存储在哪里？
O/S 为每个正在运行的进程存储一个“上下文”。保存和恢复进程状态的操作称为“上下文切换”。
为什么栈会变小，而堆会变大？
据我所知，只是一个约定。堆栈并没有真正“增长”它有固定的分配。
L1、L2 缓存可以只包含一块连续的内存，还是可以包含堆栈和堆的一部分？
缓存仅包含已使用（最近或附近）的部分 RAM 的快照。在任何时候，他们都可以从其中的地址空间的任何部分获得内存。显示在哪里很大程度上取决于缓存的结构参数（块长度、关联性、总大小等）。
我建议计算机体系结构：一种定量方法作为底层硬件的一个很好的参考，以及任何关于如何“管理”硬件的操作系统书籍。
于 2010-01-14T20:03:01.430 回答
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这是我对这些问题的理解：
堆栈也是主内存中某些页面的一部分吗？
是的，堆栈通常也存储在进程地址空间中。
当程序进入等待状态时会发生什么，堆栈指针、程序计数器和其他信息存储在哪里？
当操作系统将进程从活动状态变为等待状态时，它会将所有寄存器（包括堆栈指针和程序计数器）存储在内核的进程表中。然后，当它再次激活时，操作系统会将所有这些信息复制回原处。
为什么栈会变小，而堆会变大？
那是因为它们通常必须共享相同的地址空间，并且为了方便起见，它们每个都从地址空间的一端开始。然后他们彼此相向而行，形成了长大后长大的行为。
L1,L2 缓存可以只包含一块连续内存还是可以包含堆栈和堆的某些部分？
CPU 缓存将存储最近使用的内存块。因为堆栈和堆都存储在主内存中，所以缓存可以包含两者的一部分。
于 2010-01-14T20:01:07.850 回答
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3. 为什么栈向下增长，堆向上增长？
请注意，在某些系统（例如，某些 HP 系统）上，堆栈是向上增长而不是向下增长。而在其他系统（例如，IBM/390）上，根本没有真正的硬件堆栈，而是从用户空间内存动态分配的页面池。
通常，堆可以向任何方向增长，因为它可能包含许多分配和释放孔，因此最好将其视为松散的页面集合，而不是 LIFO 堆栈类型的结构。话虽如此，大多数堆实现都会在预定的地址范围内扩展其空间使用量，并根据需要对其进行扩展和收缩。
于 2010-01-14T20:17:47.797 回答
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当使用保护模式操作系统（如 Windows 或 Linux）时，每个进程都有大量内存页面可供给定进程使用。如果需要更多内存，可以调入更多内存。
通常，该进程将分配给它的内存分成两部分。一个是堆，另一个是堆栈。堆栈的底部由 arm 上的堆栈指针 r13 和 x86 上的 esp 指定。当人们在堆栈上创建一个变量时，堆栈指针会移动以允许所需的额外空间。这是由汇编指令 PUSH 完成的。同样，当变量超出范围时，它会从堆栈中弹出。
通常，PUSH 会导致堆栈指针递减，使堆栈指针值上方的值“在堆栈上”。
内存的另一部分可用于堆。然后可以使用 malloc 或 new 进行分配。每个线程必须有自己的堆栈，但可以与进程中的其他线程共享堆。
当内核重新调度线程时，它会存储堆栈寄存器并将堆栈寄存器更改为新堆栈。是否可能需要或可能不需要存储程序计数器，具体取决于调度方式。
缓存与堆栈或堆无关。它由处理器管理，并提供了一种方法来确保 CPU 所需的数据就在手边，这样它就不必等待总线来获取它。完全由 CPU 来确保主内存中的内容与缓存中存储的内容相同。唯一真正需要担心缓存的是使用 DMA 时。必须手动刷新或同步缓存，以确保 CPU 不信任缓存并实际从主内存中获取数据。
于 2010-01-14T20:14:59.240 回答
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你应该看看我教授的幻灯片，来自我的建筑课。第 6 单元。真的帮助我理解了，所有你问过的和其他人都回答过的，还有更多，如果你想要更深入的知识。
于 2013-01-13T21:36:03.807 回答